DE102006033038A1

DE102006033038A1 - Positioning device for determining the position of a transmitter operated at high frequency in a location range compared to several fixed-location receivers transmits two frequencies

Info

Publication number: DE102006033038A1
Application number: DE200610033038
Authority: DE
Inventors: Ernst Otto Tabel
Original assignee: THIEME CHRISTOPH
Current assignee: THIEME CHRISTOPH
Priority date: 2006-07-14
Filing date: 2006-07-14
Publication date: 2008-01-24

Abstract

A half wavelength (lambda /2) corresponds to the dimension of a location range. Two receivers (E1,E2) each form a difference frequency. A phase difference circuit (4) determines a phase difference in the difference frequencies of the two receivers. Made up from several phase differences, an evaluating circuit (5) determines the position of a transmitter (S) by taking into account known locations of the receivers.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Positionsbestimmung mittels hochfrequenter Sendefrequenzen.The The invention relates to a device for position determination by means high frequency transmission frequencies.

Solche Vorrichtungen, bestehend aus Sender und Empfängern, sind vielfältig zur Positionsbestimmung in sehr großen Ortsbereichen bekannt, wie z.B. zur Positionsbestimmung von Schiffen und Fahrzeugen. Neben bekannten älteren Systemen, wie z.B. LORAN und dergleichen, wird heute überwiegend das bestehende GPS-System benutzt. Dieses setzt den Empfang vom Satelliten und konstruktiv sehr aufwendige Empfänger voraus.Such Devices consisting of transmitter and receivers are versatile to Position determination in very large Locales known, such. for determining the position of ships and vehicles. In addition to known older ones Systems such as e.g. LORAN and the like, is becoming prevalent today using the existing GPS system. This sets the reception from Satellite and structurally very elaborate receiver ahead.

Zur Positionsbestimmung in geschlossenen Räumen, z.B. zur Positionsbestimmung von Gabelstaplern in einer metallgedeckten Halle, scheidet GPS naturgemäß aus.to Position determination in closed spaces, e.g. for position determination of forklifts in a metal-covered hall, GPS naturally fails.

Es sind grundsätzlich Methoden zur Positionsbestimmung bekannt, bei denen an unterschiedlichen Orten Phasendifferenzen der Welle einer Sendefrequenz, die den Ortsbereich abdeckt, bestimmt werden. Dabei ist es wegen der Eindeutigkeit der Phasendifferenzmessung erforderlich, dass die Sendefrequenz in einem Bereich liegt, bei dem die halbe Wellenlange nicht kleiner ist als der Ortsbereich. Bei Industriehallen hat der Ortsbereich Abmessungen im Bereich bis 150m. Die Sendefrequenz muß daher bei etwa 1 MHz liegen. Eine solche Frequenz auszustrahlen, ist jedoch wegen Störung des Rundfunks nicht zulässig. Sieht man sich nach für Industriezwecke nutzbaren Sendefrequenzen um, so findet man zulässige Frequenzen im Bereich 70 MHz sowie im Bereich über 1 GHz. In beiden Fallen sind die Wellenlängen zu klein, um den gewünschten Ortsbereich einer Industriehalle abzudecken. Phasendifferenzmethoden sind bei solchen Frequenzen also nicht verwendbar.It are basically Methods for determining the position known in which at different Locate phase differences of the wave of a transmission frequency, which is the location area covered, determined. It is because of the uniqueness of the phase difference measurement required that the transmission frequency is within a range at which half the wavelength is not smaller than the local area. In industrial halls, the local area has dimensions in the range up to 150m. The transmission frequency must therefore at about 1 MHz. However, broadcasting such a frequency is because of disruption broadcasting not allowed. Do you look after for For industrial purposes usable transmission frequencies around, you will find acceptable frequencies in the range of 70 MHz and in the range above 1 GHz. In both cases are the wavelengths too small to the desired Cover area of an industrial hall. Phase difference methods are therefore not usable at such frequencies.

Denkt man daran, bei den nutzbaren Frequenzen im Bereich 70 MHz sowie im Bereich über 1 GHz eine Frequenz von 1 MHz aufzumodulieren, so stößt man in beiden Frequenzbereichen auf unüberwindliche Schwierigkeiten. Im Bereich 70 MHz dürfen nur Frequenzen mit einer Modulation bis maximal 20 KHz verwendet werden. Frequenzen im Bereich über 1 GHz sind in geschlossenen Räumen nicht verwendbar, weil zu starke Reflexionen auftreten und außerdem sehr starke Dämpfung beim Durchdringen vorhandener Gegenstände, z.B. Stapeln von Gütern, insbesondere von Gütern mit hohem Wassergehalt.Thinks one thing, at the usable frequencies in the range 70 MHz as well in the area above 1 GHz to aufzumodulieren a frequency of 1 MHz, so you come in both frequency ranges insurmountable Difficulties. In the range 70 MHz, only frequencies with a Modulation up to a maximum of 20 kHz can be used. Frequencies in the range above 1 GHz are in closed spaces not usable, because too strong reflections occur and also very strong damping when penetrating existing articles, e.g. Stacking of goods, in particular of goods with high water content.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die nach der Phasendifferenzmethode eine Positionsbestimmung in geschlossenen Hallen ermöglicht.The The object of the present invention is a device of the type mentioned above, according to the phase difference method a position determination in closed halls allows.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 oder den Merkmalen des Anspruches 2 gelöst.These Task is with the features of claim 1 or the features of claim 2 solved.

Diesen beiden alternativen Lösungswegen gemeinsam ist die Verwendung einer Frequenz im gewünschten Bereich, bei dem die halbe Wellenlänge mindestens den Abmessungen des zu erfassenden Ortsbereiches entspricht, also z.B. für eine größere Industriehalle eine Frequenz von 1 MHz. Diese wird jedoch nicht als Sendefrequenz abgestrahlt, sondern als Differenz zweier Sendefrequenzen mit der Frequenzdifferenz von z.B. 1 MHz. Die Sendefrequenzen können in einem für Industriefunkzwecke zugelassenen Bereich, z.B. bei 70 MHz liegen, der gut zur Abdeckung von Lagerhallen geeignet ist.this common to both alternative solutions is the use of a frequency in the desired range in which the half wavelength corresponds at least to the dimensions of the local area to be detected, ie e.g. For a larger industrial hall a frequency of 1 MHz. However, this is not considered transmission frequency radiated, but as the difference between two transmission frequencies with the Frequency difference of e.g. 1 MHz. The transmission frequencies can be in one for Industrial broadcasting permitted range, e.g. at 70 MHz, which is well suited for covering warehouses.

Nach Anspruch 1 wird dabei die Position eines Senders mit mehreren ortsfesten Empfängern bestimmt. Der Sender sendet zwei Sendefrequenzen mit der gewünschten Frequenzdifferenz von z.B. 1 MHz aus. Die Empfänger bilden aus dem Empfangssignal jeweils die Differenzfrequenz, und eine Auswertschaltung bestimmt die Phasendifferenzen zwischen je zwei Empfängern, aus denen unter Zuhilfenahme der bekannten Orte der Empfänger die Position des Senders bestimmbar ist. Dabei wird natürlich vorzugsweise der Sender an dem zu ermittelnden Objekt, z.B. an einem Gabelstapler, befestigt, während die Empfänger ortsfest installiert sind.To Claim 1 is the position of a transmitter with several stationary Intended for recipients. The transmitter sends two transmission frequencies with the desired Frequency difference of e.g. 1 MHz off. The receivers form from the received signal each determines the difference frequency, and an evaluation circuit the phase differences between each two receivers, from which with the help of the known places of the receiver the position of the transmitter can be determined. Of course, preferably the transmitter on the object to be detected, e.g. on a forklift, attached while the recipients are installed stationary.

Nach Anspruch 2 wird umgekehrt mit einem Empfänger, der z.B. auf dem Gabelstapler sitzt, und mit mehreren ortsfesten Sender gearbeitet. Die Sender senden in unterschiedlichen Frequenzbereichen je zwei Sendefrequenzen mit der gewünschten Differenzfrequenz aus. Der Empfänger teilt zunächst die Frequenzbereiche auf und führt in jedem Frequenzbereich die Bestimmung der Differenzfrequenz durch. Diese muß für alle Sender gleich sein. Aus den Differenzfrequenzen, die von zwei Sender stammen, kann wiederum die Phasendifferenz ermittelt werden, die mittels der bekannten Orte der Sender die Ortsbestimmung des Empfängers ermöglicht. Anstelle die Sender in unterschiedlichen Frequenz bereichen abstrahlen zu lassen, kann man sie auch in unterschiedlichen Zeitbereichen abstrahlen lassen, um ebenfalls das gewünschte Resultat zu erhalten.To Claim 2 is reversed with a receiver, e.g. on the forklift sits, and worked with several stationary transmitters. The transmitters send two transmission frequencies in different frequency ranges with the desired Difference frequency off. The recipient share first the frequency ranges and leads in each frequency range, the determination of the difference frequency. This must be for all stations be equal. From the difference frequencies that come from two transmitters, In turn, the phase difference can be determined by means of the known locations of the transmitter allows the location of the receiver. Instead emit the transmitters in different frequency ranges You can also let them in different time ranges radiate to get the desired result.

Sind im Falle von Anspruch 1 nur zwei Empfänger und im Falle von Anspruch 2 nur zwei Sender vorhanden, so ergibt sich nur eine ermittelbare Phasendifferenz. Diese ermöglicht eine Ortsbestimmung im eindimensionalen Fall, wenn also alle Sender oder Empfänger auf einer Geraden liegen. Nach Anspruch 3 beziehungsweise Anspruch 4 ergibt sich durch Erhöhung der Anzahl der Empfänger beziehungsweise Sender eine zweite Phasendifferenz, mit der eine zweidimensionale Positionsbestimmung möglich ist. Durch zusätzliche Empfänger beziehungsweise Sender, die in drei Dimensionen angeordnet sind, läßt sich mittels dreier Phasendifferenzen auch eine dreidimensionale Positionsbestimmung durchführen.If only two receivers are present in the case of claim 1, and in the case of claim 2 only two transmitters, then there is only one detectable phase difference. This allows a location determination in the one-dimensional case, so if all transmitters or receivers are on a straight line. According to claim 3 or claim 4 results by increasing the number of receivers or transmitters, a second phase difference with which a two-dimensional position determination is possible. By additional receiver or Sen the, which are arranged in three dimensions, can be carried out by means of three phase differences and a three-dimensional position determination.

Die Ermittlung der Differenzfrequenz aus zwei benachbarten Sendefrequenzen in einem Frequenzbereich erfolgt vorteilhaft mit einer Mischerschaltung mit zwei hintereinander geschalteten Mischern gemäß Anspruch 5.The Determining the difference frequency from two adjacent transmission frequencies in a frequency range is advantageously carried out with a mixer circuit with two mixers connected in series according to claim 5th

In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen:In In the drawings, the invention is for example and schematically shown. Show it:

1: eine schematische Darstellung eines Wellenabschnittes der Differenzfrequenz in örtlicher Zuordnung zu einem Sender und zwei Empfängern in linearer Anordnung, 1 FIG. 2 is a schematic representation of a wave section of the difference frequency in local assignment to a transmitter and two receivers in a linear arrangement, FIG.

2: das Blockschaltbild der in 1 verwendeten Mischerschaltung, 2 : the block diagram of in 1 used mixer circuit,

3: eine Vorrichtung entsprechend der in 1 dargestellten Vorrichtung, jedoch zur Positionsbestimmung in einer Eben mit drei Empfängern, 3 : a device according to the in 1 However, for determining the position in a plane with three receivers,

4: eine Darstellung der drei Empfänger der 3 in einer Ebene mit Darstellung der Ortskurven für unterschiedliche Phasendifferenzen und 4 : a representation of the three recipients of the 3 in a plane with representation of the loci for different phase differences and

5: eine Darstellung entsprechend 3 zur zweidimensionaler Positionsbestimmung, jedoch mit einem mobilen Empfänger und drei ortsfesten Sendern. 5 : a representation accordingly 3 for two-dimensional positioning, but with a mobile receiver and three stationary transmitters.

1 zeigt das Grundprinzip der Erfindung im eindimensionalen Falle, also zur Positionsbestimmung auf einer gestrichelt dargestellten Geraden 1. Auf der Geraden 1 sind ein Sender S und zwei Empfänger E1 und E2 angeordnet, jeweils dargestellt mit Antenne. Der Sender sendet eine hochfrequente Welle 2 mit der halben Wellenlänge λ/2 aus. Der Sender S und die Empfänger E1 und E2 sind innerhalb eines Ortsbereiches angeordnet, der kleiner ist als λ/2. Zwischen den Sender und Empfängern besteht somit eine eindeutige Phasenlage gegenüber der Welle 2. Stehen die Empfänger E1 und E2 ortsfest und sind ihre Orte bekannt, so kann aus der Phasendifferenz der von ihnen empfangener Signale eindeutig auf die Position des Senders S geschlossen werden. 1 shows the basic principle of the invention in a one-dimensional case, so for determining position on a straight line shown in dashed lines 1 , On the straight 1 a transmitter S and two receivers E1 and E2 are arranged, each with antenna. The transmitter sends a high-frequency wave 2 with half the wavelength λ / 2 off. The transmitter S and the receivers E1 and E2 are arranged within a local area which is smaller than λ / 2. Between the transmitters and receivers thus there is a clear phase relation to the wave 2 , If the receivers E1 and E2 are stationary and their locations are known, the phase difference of the signals received by them can be used to unambiguously conclude the position of the transmitter S.

Soll der Ortsbereich im Falle einer Industriehalle etwa im Größenbereich 150m liegen, so muß, wie 1 zeigt, die Welle 2 eine Wellenlänge von etwa 300m, also eine Frequenz von ungefähr 1 MHz haben. Dieser Frequenzbereich ist für Industrieanwendung nicht verfügbar.If the local area in the case of an industrial hall in the size range about 150m, so must, as 1 shows the wave 2 a wavelength of about 300m, so have a frequency of about 1 MHz. This frequency range is not available for industrial use.

Erfindungsgemäß sendet der Sender daher zwei Sendefrequenzen aus, die in einem für Industriezwecke verfügbaren Frequenzbereich von z.B. 70 MHz liegen und die Frequenzdifferenz 1 MHz aufweisen. Die Sendefrequenzen liegen also beispielsweise bei 70 MHz und 71 MHz.In accordance with the invention the transmitter therefore has two transmission frequencies that are in one for industrial use available Frequency range of e.g. 70 MHz and the frequency difference 1 MHz. The transmission frequencies are therefore for example at 70 MHz and 71 MHz.

Die beiden Empfänger E1 und E2 ermitteln aus dem Empfangssignal jeweils mit einer Mischerschaltung 3 die Differenzfrequenz von 1 MHz, also die in 1 dargestellte Welle 2, und geben diese jeweils an eine Schaltung 4, die die Phasendifferenz ermittelt und an eine Auswertschaltung 5 weitergibt. Diese kann aufgrund der bekannten Orte der Empfänger E1 und E2 sowie bei Kenntnis der bekannten Differenzfrequenz der Welle 2 aus der von der Schaltung 4 ermittelten Phasendifferenz die Position des Senders S berechnen.The two receivers E1 and E2 determine from the received signal in each case with a mixer circuit 3 the difference frequency of 1 MHz, ie the in 1 illustrated wave 2 , and give each one to a circuit 4 , which determines the phase difference and to an evaluation circuit 5 passes. This can be due to the known locations of the receiver E1 and E2 and with knowledge of the known difference frequency of the shaft 2 from the of the circuit 4 calculated phase difference calculate the position of the transmitter S.

Im in 1 dargestellten eindimensionalen Fall liegen die Empfänger E1 und E2 sowie der Sender S auf der gestrichelten Geraden 1. Dabei muß, wie 1 zeigt, der Sender S zwischen den beiden Empfängern E1 und E2 liegen, damit sich bei Verschieben des Senders S gegenüber den ortsfesten Empfängern E1 und E2 eine Änderung der zwischen den Empfängern festgestellten Phasendifferenz ergibt.Im in 1 illustrated one-dimensional case are the receivers E1 and E2 and the transmitter S on the dashed line 1 , It must, how 1 shows, the transmitter S between the two receivers E1 and E2 are, so that when moving the transmitter S relative to the stationary receivers E1 and E2 results in a change in the detected between the receivers phase difference.

Die Empfänger E1 und E2 können auch, wie in 1 gestrichelt dargestellt, außerhalb der Geraden 1 angeordnet sein, auf der sich der Sender S bewegt. Auch in diesem Falle, und zwar auch dann, wenn, wie in 1 dargestellt, die Verbindungslinie von E1 und E2 schräg zur Geraden 1 steht, kann die Position des Senders S eindeutig berechnet werden, wenn die Lage der Geraden 1, auf der sich der Sender S bewegt, bekannt ist.The receivers E1 and E2 can also, as in 1 shown dashed, outside the line 1 be arranged, on which the transmitter S moves. Also in this case, even if, as in 1 shown, the connecting line of E1 and E2 obliquely to the line 1 stands, the position of the transmitter S can be calculated uniquely, if the position of the line 1 , on which the transmitter S moves, is known.

Die in 1 bei jedem der Empfänger E1 und E2 verwendete Mischerschaltung 3 ist in 2 in einem Blockschaltbild dargestellt. Auf einer Eingangsleitung 6 kommt das Empfangssignal des Empfängers nach entsprechender Verstärkung und wird gemeinsam mit dem Ausgangssignal eines Oszillators OSZ auf einen ersten Mischer M1 gegeben, der die beiden Signale mischt. Auf der Eingangsleitung 6 kommen also die beiden Sendefrequenzen. Diese werden mit der Oszillatorfrequenz OSZ gemischt und es ergeben sich eine Reihe von Mischergeb nissen. Das Ausgangssignal des Mischers M1 wird auf zwei Bandfilter F1 und F2 gegeben, die die beiden Zwischenfrequenzen der empfangenen Sendefrequenzen ausfiltern. Diese ausgefilterten Zwischenfrequenzen gelangen an den Eingang eines zweiten Mischers M2, in dessen Mischergebnis auf seinem Ausgang u.a. die Differenzfrequenz der Sendefrequenzen enthalten ist. Diese wird mit einem Filter F3 ausgefiltert und gelangt auf die Ausgangsleitung 7. Die Mischerschaltung 3 erzeugt also auf einfache Weise aus den beiden empfangenen Sendefrequenzen mit der Differenzfrequenz von 1 MHz diese Differenzfrequenz.In the 1 at each of the receivers E1 and E2 used mixer circuit 3 is in 2 shown in a block diagram. On an entrance pipe 6 If the received signal of the receiver comes after appropriate amplification and is given together with the output signal of an oscillator OSZ to a first mixer M1, which mixes the two signals. On the entrance line 6 So come the two transmission frequencies. These are mixed with the oscillator frequency OSZ and there are a number of Mischergeb results. The output signal of the mixer M1 is applied to two bandpass filters F1 and F2, which filter out the two intermediate frequencies of the received transmission frequencies. These filtered intermediate frequencies reach the input of a second mixer M2, in whose mixing result, among other things, the difference frequency of the transmission frequencies is contained on its output. This filter is filtered out with a filter F3 and reaches the output line 7 , The mixer circuit 3 thus generates in a simple manner from the two received transmission frequencies with the difference frequency of 1 MHz these Diffe ence frequency.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur eindimensionalen Positionsbestimmung mit einem Sender und zwei Empfängern. In 3 ist dasselbe in zweidimensionalem Falle, also zur Positionsbestimmung in einer Ebene, dargestellt. Es ist wiederum ein Sender S vorgesehen, der z.B. mobil auf einem Gabelstapler angeordnet ist. Drei Empfänger E1, E2 und E3 sind ortsfest in einer Ebene mit dem Sender S angeordnet. 1 shows an inventive device for one-dimensional position determination with a transmitter and two receivers. In 3 is the same in a two-dimensional case, so for position determination in a plane represented. In turn, a transmitter S is provided which is arranged, for example, on a mobile forklift truck. Three receivers E1, E2 and E3 are stationarily arranged in a plane with the transmitter S.

Der Sender S sendet wiederum zwei Sendefrequenzen mit dem Abstand der gewünschten Differenzfrequenz entsprechend der Welle 2 in 1, bei der also die halbe Wellenlange der Abmessung des zu erfassenden Ortsbereiches entspricht. Die von den Empfängern E1–E3 empfangenen Signale werden wiederum durch die in 2 dargestellte Mischerschaltung 3 gegeben, deren Ausgang jeweils die Differenzfrequenz zur Verfügung stellt. Die Differenzfrequenzen der Empfänger E1 und E2 werden einer Schaltung 4.1 zur Phasendifferenzbildung zugeführt und die von den Empfängern E2 und E3 stammenden Differenzfrequenzen einer entsprechenden Schaltung 4.2. Die von den Schaltungen 4.1 und 4.2 ermittelten Phasendifferenzen gelangen wiederum an eine Auswertschaltung 5, die die Position des Senders S errechnet.The transmitter S in turn sends two transmission frequencies with the distance of the desired difference frequency corresponding to the wave 2 in 1 in which therefore half the wavelength corresponds to the dimension of the local area to be detected. The signals received by the receivers E1-E3 are again represented by the in 2 shown mixer circuit 3 given whose output each provides the difference frequency. The difference frequencies of the receivers E1 and E2 become a circuit 4.1 fed to the phase difference and the originating from the receivers E2 and E3 difference frequencies of a corresponding circuit 4.2 , The of the circuits 4.1 and 4.2 ascertained phase differences in turn reach an evaluation circuit 5 , which calculates the position of the transmitter S.

Die 4 zeigt für den in 3 dargestellten Fall der Orte der Empfänger E1 bis E3 die Ortskurven der möglichen Orte des Senders für eine bestimmte Phasendifferenz zwischen zwei Empfängern. Mit ausgezogenen Linien sind diese Ortskurven für fünf unterschiedliche Phasendifferenzen zwischen den Empfängern E1 und E2 dargestellt und mit gestrichelten Linien drei Ortskurven für Phasendifferenzen zwischen den Empfängern E2 und E3. Wie aus der einschlägigen Literatur bekannt, ergeben sich bei der Bestimmung der Abstandsdifferenzen zweier Punkte von einer zu ermittelnden Position für eine Phasendifferenz jeweils eine Hyperbel. Besteht z.B. zwischen E1 und E2 eine Phasendifferenz mit der Ortskurve 8 und zwischen E2 und E3 eine Phasendifferenz mit der Ortskurve 9, so liegt der Sender S am Schnittpunkt dieser Ortskurven.The 4 shows for the in 3 illustrated case of the locations of the receivers E1 to E3, the loci of the possible locations of the transmitter for a given phase difference between two receivers. With solid lines, these loci are shown for five different phase differences between the receivers E1 and E2 and dashed lines three loci for phase differences between the receivers E2 and E3. As is known from the relevant literature, in each case a hyperbola results when determining the distance differences of two points from a position to be determined for a phase difference. Eg there is a phase difference with the locus between E1 and E2 8th and between E2 and E3, a phase difference with the locus 9 , the transmitter S is at the intersection of these loci.

Sollen in einem Ortsbereich mehrere Objekte in ihrer Position bestimmt werden, so können die drei Empfänger gemäß 3 verwendet werden und mehrere Sender an den zu bestimmenden Objekten. Die Sender können zu unterschiedlichen Zeiten, also im Multiplexbetrieb, arbeiten. Auch unterschiedliche Kodierungen sind verwendbar, um von den Empfängern her bei einer Ortsbestimmung den jeweiligen Sender eindeutig zu identifizieren. Das System kann natürlich auch gleichzeitig zur Datenübertragung verwendet werden.If several objects are to be determined in their position in a location area, then the three receivers can according to 3 be used and several transmitters to the objects to be determined. The transmitters can work at different times, ie in multiplex mode. Different codings can also be used in order to unambiguously identify the respective transmitter in the case of a localization from the receivers. Of course, the system can also be used simultaneously for data transmission.

Im in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel dienen drei Empfänger E1–E3 in Anordnung in einer Ebene mit dem Sender S zur Bestimmung von dessen Position in der Ebene. Wird ein vierter Sender außerhalb dieser Ebene, also z.B. höhenverschoben, angeordnet und eine Phasendifferenz zwischen dessen Signal und dem Signal eines der anderen Empfänger ermittelt, so kann der Sender in seiner dreidimensionalen Position bestimmt werden.Im in 3 illustrated embodiment serve three receivers E1-E3 in arrangement in a plane with the transmitter S for determining its position in the plane. If a fourth transmitter is arranged outside this plane, that is, for example offset in height, and a phase difference between its signal and the signal of one of the other receivers is determined, the transmitter can be determined in its three-dimensional position.

Bei den bislang besprochenen Ausführungsbeispielen werden gemäß Anspruch 1 ein mobiler Sender und mehrere ortsfeste Empfänger verwendet. Es kann in um gekehrter Ausführung gemäß Anspruch 2 mit einem mobilen Empfänger und mehreren ortsfesten Sender gearbeitet werden. Dies ist im zweidimensionalen Beispiel entsprechend 3 in der 5 dargestellt.In the embodiments discussed so far, according to claim 1, a mobile transmitter and a plurality of fixed receivers are used. It can be worked in a reverse embodiment according to claim 2 with a mobile receiver and a plurality of stationary transmitter. This is corresponding in the two-dimensional example 3 in the 5 shown.

5 zeigt einen Empfänger E und drei Sender S1, S2 und S3, die alle in der Zeichnungsebene angeordnet sind. Die Sender S1–S3 strahlen jeweils zwei Sendefrequenzen ab, die die gewünschte Differenzfrequenz von z.B. 1 MHz aufweisen. Alle drei Sender strahlen jedoch in unterschiedlichen Frequenzbereichen ab, also z.B. der Sender S1 die Frequenzen 68 MHz und 69 MHz, der Sender S2 70 MHz und 71 MHz und der Sender S3 die Frequenzen 68,5 MHz und 69,5 MHz. Die Differenzfrequenzen von im Beispiel 1 MHz und deren Phasenlage müssen bei allen drei Sendern exakt gleich sein. 5 shows a receiver E and three transmitters S1, S2 and S3, which are all arranged in the plane of the drawing. The transmitters S1-S3 each emit two transmission frequencies which have the desired difference frequency of, for example, 1 MHz. However, all three transmitters radiate in different frequency ranges, eg the transmitter S1 the frequencies 68 MHz and 69 MHz, the transmitter S2 70 MHz and 71 MHz and the transmitter S3 the frequencies 68.5 MHz and 69.5 MHz. The difference frequencies of 1 MHz in the example and their phase angle must be exactly the same for all three transmitters.

Der Empfänger E empfängt die Signale aller drei Sender und gibt das Empfangssignal auf einer Leitung 10 parallel an drei Mischerschaltungen 3.1, 3.2 und 3.3, die dem Blockschaltbild der 2 entsprechen. Die drei Mischerschaltungen 3.1–3.3 arbeiten mit unterschiedlichen Oszillatorfrequenzen OSZ.The receiver E receives the signals of all three transmitters and outputs the receive signal on a line 10 parallel to three mixer circuits 3.1 . 3.2 and 3.3 which corresponds to the block diagram of 2 correspond. The three mixer circuits 3.1 - 3.3 work with different oscillator frequencies OSZ.

Bei jeder der Mischerschaltungen 3.1–3.3 stehen am Ausgang des Mischers M1 jeweils 6 Zwischenfrequenzen zur Verfügung. Durch die nachgeschalteten ZF-Filter F1 und F2 werden die passenden Zwischenfrequenzpaare jeweils eines der Sender herausgefiltert. Nach dem nachfolgendem Mischer M2 und dem Filter F3 stehen an den Ausgängen 7 der drei Mischerschaltungen 3.1–3.3 dann jeweils die Zwischenfrequenzen von 1 MHz zur Verfügung, die von den verschiedenen Sendern S1, S2 und S3 stammen.At each of the mixer circuits 3.1 - 3.3 6 intermediate frequencies are available at the output of the mixer M1. By means of the downstream IF filters F1 and F2, the appropriate intermediate frequency pairs of each of the transmitters are filtered out. After the following mixer M2 and the filter F3 are at the outputs 7 of the three mixer circuits 3.1 - 3.3 then each of the intermediate frequencies of 1 MHz available, which come from the various transmitters S1, S2 and S3.

Die Ausgänge der Mischerschaltungen 3.1–3.3 werden sodann paarweise auf Schaltungen 4.1 und 4.2 zur Phasendifferenzbestimmung gegeben. Die daraus resultierenden Phasendifferenzen gelangen auf eine Auswertschaltung 5, welche aus den beiden Phasendifferenzen und den bekannten Orten der Sender S1–S3 auf den Ort des Empfängers E schließen kann.The outputs of the mixer circuits 3.1 - 3.3 then be paired on circuits 4.1 and 4.2 given for phase difference determination. The resulting phase differences reach an evaluation circuit 5 , which from the two phase differences and the known locations of the transmitter S1-S3 can close to the location of the receiver E.

Anstelle die Sender S1–S3 in unterschiedlichen Frequenzbereichen arbeiten zu lassen, können sie auch alle denselben Frequenzbereich verwenden, also beispielsweise die Sendefrequenzen 70 und 71 MHz abstrahlen. Sie müssen dann jedoch zeitversetzt arbeiten, also jeder in einem eigenen Zeitbereich. Es besteht dann allerdings das Problem, dass die im Empfänger von den einzelnen Sendern ermittelten Differenzfrequenzen immer zu unterschiedlichen Zeiten zur Verfügung stehen und somit nicht zur Bildung der Phasendifferenzen miteinander verglichen werden können. Dies kann einfach dadurch gelöst werden, dass im Empfänger E ein synchronisierbarer Oszillator vorgesehen ist, der auf die Differenzfrequenz eines der Sender, beispielsweise des Senders S1, synchronisiert wird und diese synchronisierte Differenzfrequenz während der Sendepausen dieses Senders S1 aufrecht erhält. Diese synchronisierte Oszillatorfrequenz wird dann in den anderen Zeitbereichen mit den Differenzfrequenzen der Sender S2 und S3 zur Differenzbildung verglichen.Instead of the transmitters S1-S3 They can work in different frequency ranges also all use the same frequency range, so for example emit the transmission frequencies 70 and 71 MHz. You then have to however, they work with a time lag, ie each in their own time domain. However, there is then the problem that in the receiver of The difference frequencies determined for each transmitter always differ Times available and thus not compared to form the phase differences can be. This can be easily solved be that in the receiver E a synchronizable oscillator is provided, which is at the difference frequency one of the transmitters, for example the transmitter S1, synchronized and this synchronized difference frequency during the Transmission pauses of this station S1 maintains. This synchronized oscillator frequency is then in the other time ranges with the difference frequencies of the Transmitter S2 and S3 compared for subtraction.

Die in 5 im zweidimensionalen Fall dargestellte Variante gemäß Anspruch 2 kann selbstverständlich ähnlich, wie zuvor für die Ausführungsvariante des Anspruches 1 erwähnt, mit zwei Sender im eindimensionalen Falle und mit vier Sendern im dreidimensionalen Falle verwendet werden.In the 5 In the two-dimensional case illustrated variant according to claim 2, of course, similar, as mentioned above for the embodiment of claim 1, with two transmitters in the one-dimensional case and four transmitters in the three-dimensional case can be used.

Auch hier kann in entsprechender Weise mit mehreren Empfängern gearbeitet werden, um in einer Halle mehrere Fahrzeuge zu versorgen.Also Here you can work in a similar way with several receivers be used to supply several vehicles in a hall.

In den beiden erwähnten Ausführungsformen gemäß 3, also mit bewegten Sendern S oder gemäß 5, also mit bewegten Empfängern E, können zusätzlich ortsfeste Sender S oder ortsfeste Empfänger E an bekannten Positionen im Ortsbereich angeordnet werden. Diese werden von den jeweiligen Auswertschaltungen 5 als ortsfest bestimmt. Ändert sich dennoch der festgestellte Ort dieser ortsfesten Sender bzw. Empfänger, so liegt eine Feldverzerrung vor, die auch zu Fehlbestimmungen der Positionen der beweglichen Sender bzw. Empfänger führen würde. Anhand der bekannten Orte der zusätzlichen ortsfesten Sender bzw. Empfänger kann die Feldverzerrung korrigiert werden, und zwar insbesondere für die mobilen Sender bzw. Empfänger.In the two mentioned embodiments according to 3 , ie with moving stations S or according to 5 , ie with moving receivers E, fixed transmitters S or stationary receivers E can additionally be arranged at known positions in the local area. These are determined by the respective evaluation circuits 5 determined as fixed. If, however, the determined location of these stationary transmitters or receivers changes, there is field distortion, which would also lead to incorrect determination of the positions of the movable transmitters or receivers. Based on the known locations of the additional stationary transmitter or receiver, the field distortion can be corrected, in particular for the mobile transmitter or receiver.

Claims

Device for determining the position of a radio-frequency-operated transmitter (S) in a local area with respect to a plurality of stationary receivers (E1, E2, E3), the transmitter (S) emitting two transmission frequencies with a frequency difference of the order of magnitude of half the wavelength corresponds to the size of the local area, wherein the receivers (E1, E2, E3) each form the difference frequency, wherein a phase difference circuit ( 4 ) determines the phase difference of the difference frequencies of two receivers (E1, E2, E2, E3), wherein an evaluation circuit ( 5 ) determines the position of the transmitter (S) from a plurality of phase differences, taking into account the known locations of the receivers (E1, E2, E3).

Device for determining the position of a receiver (E) in a local area with respect to a plurality of fixed radio-frequency transmitters (S1, S2, S3), each transmitter (S1, S2, S3) having two transmission frequencies in a different frequency range or time range all transmitters transmit identical frequency difference, which has the same phase position for all transmitters, and a frequency in the order of half the wavelength at least equal to the size of the range, the receiver (E) determining the difference frequency of the two transmission frequencies for each frequency range or time range, wherein a phase difference circuit ( 4.1 . 4.2 ) determines the phase difference of the difference frequencies of two frequency ranges or time ranges and wherein an evaluation circuit of a plurality of phase differences, taking into account the known locations of the transmitter (S1, S2, S3), the position of the receiver (E) determined.

Apparatus according to claim 1 for determining the position in a plane, characterized in that three receivers (E1, E2, E3) are provided and two phase differences are determined.

Apparatus according to claim 2 for determining the position in a plane, characterized in that three transmitters (S1, S2, S3) are provided and two phase differences are determined.

Device according to claim 1 or claim 2, characterized in that the difference frequency is connected to a two-stage mixer circuit ( 3 ) is determined in which a first mixer (M1) the input signal ( 6 ) with an oscillator frequency (OSZ), from whose output the differences of the transmission frequencies with the oscillator frequency ausgefil tert (F1, F2), which are fed to a second mixer (M2), from the output of the difference frequency (F3) is filtered out.