DE102006038856A1 - Apparatus and method for position and / or speed determination, in particular using absolute transit times and transit time differences of signals - Google Patents

Apparatus and method for position and / or speed determination, in particular using absolute transit times and transit time differences of signals

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DE102006038856A1
DE102006038856A1 DE200610038856 DE102006038856A DE102006038856A1 DE 102006038856 A1 DE102006038856 A1 DE 102006038856A1 DE 200610038856 DE200610038856 DE 200610038856 DE 102006038856 A DE102006038856 A DE 102006038856A DE 102006038856 A1 DE102006038856 A1 DE 102006038856A1
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DE200610038856
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Peter Dr. Gulden
Stephan Max
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Symeo GmbH
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42Determining position
    • G01S19/45Determining position by combining measurements of signals from the satellite radio beacon positioning system with a supplementary measurement
    • G01S19/46Determining position by combining measurements of signals from the satellite radio beacon positioning system with a supplementary measurement the supplementary measurement being of a radio-wave signal type

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Messvorrichtung (BS) und ein Verfahren zur Positions- und/oder Geschwindigkeitsbestimmung unter Ausnutzung von Signalen, welche einerseits von zumindest einer Empfangs- und Sendeeinrichtung (T) eines Rundlaufzeitsystems (RTOF) und andererseits von zumindest einer Sendeeinrichtung (SA) eines Absolutankunftszeitsystems (ATOA) empfangen werden. The invention relates to a measuring device (BS) and a method for position and / or speed determination utilizing signals which on the one hand by at least one receiving and transmitting device (T) of a run-time system (RTOF) and the other (at least one transmitting device SA ) received an absolute time of arrival system (ATOA). Die Verarbeitung der empfangenen Signale erfolgt dabei nicht getrennt voneinander, sondern gemeinsam. The processing of the received signals are not separated from each other but together. Dazu wird bekannten räumlichen Positionskoordinaten (x i , y i , z i , i = N + 1, N + 2, ..., M) der empfangenen Signale von Empfangs- und Sendeeinrichtungen des Rundlaufzeitsystems (RTOF) zusätzlich eine zeitabhängige Größe (o* i ) zugeordnet, welche von der Rundlaufzeit unabhängig ist. For this purpose, known spatial position coordinates (x i, y i, z i, i = N + 1, N + 2, ..., M) of the received signals from receiving and transmission means of the round runtime system (RTOF) additionally includes a time-dependent quantity (o * i) is assigned, which is independent of the round-trip time.

Description

  • [0001]
    Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Positions- und/oder Geschwindigkeitsbestimmung, insbesondere unter Einsatz von Absolutlaufzeiten und Laufzeitunterschieden von Signalen gemäß den oberbegrifflichen Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 5. The invention relates to an apparatus and a method for the position and / or speed determination, in particular using absolute transit times and transit time differences of signals in accordance with the pre-characterizing features of claims 1 and 5 respectively.
  • [0002]
    Verwendet werden dabei globale Systeme nach dem Absolutlaufzeit-Prinzip, welche üblicherweise als ATOA-Systeme bezeichnet werden (ATOA Absolute Time Of Arrival) und bekannt sind zB unter GPS (Global Positioning System), dem System der USA, GLONASS, dem entsprechenden russischen System, und Galileo, dem geplanten europäischen System. use this global systems to the absolute time-of-principle, which are commonly referred to as ATOA systems (ATOA Absolute Time Of Arrival) and are known for example under GPS (Global Positioning System), the US system, GLONASS, the corresponding Russian system, and Galileo, the planned European system. Zu den Daten dieser Systeme werden zusätzlich Daten von einem lokalen System verwendet, wobei das lokale System auf dem Prinzip der absoluten Entfernungsmessung beruht. To the data of these systems, data is used by a local system, in addition, the local system based on the principle of the absolute distance measurement. DE 103 36 084 A1 DE 103 36 084 A1 beschreibt als beispielhaftes lokales System ein lokales Positionsradar (LPR), bei welchem eine mobile Einheit wie ein Gabelstapler mit einer Messvorrichtung in Form einer so genannten Basisstation ausgestattet ist. describes as an exemplary local system a local position Radar (LPR), which is in a mobile unit such as a forklift equipped with a measuring device in the form of a so-called base station. Die Messvorrichtung sendet Signale aus, welche von im Raum an bekannten Positionen angeordneten Transpondern empfangen werden. The measuring device emits signals which are received by the space arranged at known positions transponders.
  • [0003]
    Globale Verfahren zur Positionsbestimmung erlauben eine Standortbestimmung mit einer Genauigkeit von wenigen Metern. Global methods for positioning allow positioning with an accuracy of a few meters. Hierbei wird ein Signal von mehreren Satelliten ausgesendet und von einem passiven Empfängersystem empfangen. Here, a signal from a plurality of satellites is transmitted and received by a passive receiver system. Da diese Verfahren auf Signale mit einer Trägerfrequenz im Mikrowellenbereich beruhen, ist ein Sichtkontakt des Benutzers zu mindestens vier Satelliten erforderlich. Since these methods are based on signals having a carrier frequency in the microwave range, a line of sight of the user to at least four satellites is needed. Diese Bedingung kann jedoch oft nicht eingehalten werden, wenn sich der Benutzer zum Beispiel in Gebäuden, Häuserschluchten oder in Bereichen mit dichtem Pflanzenwuchs befindet. However, this condition can not be met often when the user, for example in buildings, urban canyons or in areas located with dense vegetation.
  • [0004]
    Für Empfangsdaten eines GPS-Gerätes bzw. daraus abgeleiteten Pseudoradien ρ i von N teilnehmenden Satelliten eines solchen Absolutankunftszeitsystems werden jeweils 4 Unbekannte x i , y i , z i mit i = 1, 2, 3 als Positionskoordinaten und ein unbekannter individueller Zeitwert c i erhalten. For receiving data from a GPS unit or derived from Pseudomonas radii i ρ of N participating satellites of such an absolute time of arrival system are each 4 unknowns x i, y i, z i, where i = 1, 2, 3 as position coordinates and an unknown individual value c i obtained , Diese entsprechen der zu bestimmenden momentanen unbekannten räumlichen Empfängerposition X, Y, Z einer GPS-Empfangsstation im Koordinatensystem, wobei Crr ein gemeinsamer unbekannter Zeitoffset des lokalen Empfängers zum gemeinsamen Zeitnormal der Satelliten ist. These correspond to the current to be determined spatial unknown receiver position X, Y, Z of a GPS reception station in the coordinate system, wherein Crr is a common unknown time offset of the local receiver to the common time standard of the satellites. Gleichzeitig werden für jeden Satelliten gemessene Pseudoradien ρ i , dh die um den unbekannten gemeinsamen Zeitoffset Crr verlängerten eigentlichen Radien, bestimmt, wobei der Erdradius r als bekannt angenommen wird. At the same time measured for each satellite pseudo radii ρ i, that is, the delay of the unknown common time offset Crr actual radii determined, wherein the earth's radius r is assumed to be known. Damit lässt sich gemäß Thus can be in accordance with , ein Gleichungssystem aufstellen: , Setting up a system of equations:
    Figure 00020001
  • [0005]
    Für die eigentliche Berechnung wird in der Gleichung anstelle des Zeitoffsets Crr in der Praxis ein entsprechender Längenoffset verwendet. For the actual calculation of an appropriate length offset is used in the equation instead of the time offset Crr in practice. Ein solcher Längenoffset resultiert aus dem Zeitoffsets Crr durch Multiplikation des Zeitoffsets Crr mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit, insbesondere der Lichtgeschwindigkeit. Such a length offset results from the time offset Crr by multiplying the time offset Crr with the speed of propagation, in particular the speed of light. Daraus lässt sich die momentane räumliche Empfängerposition X, Y, Z der GPS-Empfangsstation bestimmen. It is possible to determine the instantaneous spatial receiver position X, Y, Z of the GPS receiving station.
  • [0006]
    Um die Genauigkeit der Positionsbestimmung zu erhöhen, werden Korrekturdaten berechnet und dem Benutzer mitgeteilt. To increase the accuracy of position determination, correction data is calculated and reported to the user. Hierbei kommen sowohl globale Systeme (WAAS, EGNOS), als auch lokale Systeme (z. B. DGPS) zum Einsatz. Here, both global systems (WAAS, EGNOS), as well as local systems (eg. As DGPS) are used. Für genaue Vermessungsaufgaben wird darüber hinaus eine „Real Time Kinematik" (RTK) verwendet. Diese besteht aus einer Messvorrichtung und einem Rover als einer mobilen Einrichtung. Die Messvorrichtung wird an einer bekannten Position in unmittelbarer Nähe postiert, während der Rover die Vermessungen durchführt. Durch Korrekturdaten, welche direkt von der Messvorrichtung an den Rover übertragen werden, ist eine genaue Positionsbestimmung möglich. Fehlender Sichtkontakt zu den Satelliten kann jedoch bei keinem der Korrekturverfahren kompensiert werden. For accurate measurement tasks beyond a "real-time kinematic" (RTK) is used. This consists of a measuring device and a Rover as a mobile device. The measuring device is stationed at a known position in the immediate vicinity, while the rover carries out the survey. By correction data which are transmitted directly from the measuring device to the rover, an accurate position determination is possible. Lack of sight to the satellite, however, can be compensated in any of the correction process.
  • [0007]
    Muss innerhalb eines Bereiches, welcher nicht über eine Sichtverbindung zu einer ausreichenden Anzahl an Satelliten verfügt, eine gesicherte Positionsbestimmung installiert werden, so müssen die fehlenden Satelliten durch den Aufbau von Sendestationen am Boden kompensiert werden. Must be within a range which does not have a line of sight to a sufficient number of satellites, a secure location to install the missing satellites must be compensated by the development of broadcasting stations on the ground.
  • [0008]
    Solche Stationen sind als Pseudosatelliten identisch zu den Satelliten und werden ortsfest angebracht. Such stations are as pseudo satellites identical to the satellite and are mounted stationary. Solche Pseudosatelliten sind allgemein bekannt aus Such pseudo satellites are well known in US 6,430,416 US 6,430,416 , . WO 2004011956 WO 2004011956 und and US 6,901,331 US 6,901,331 . , Hierbei wird mittels eines stationären elektrischen Aufbaus ein Signal generiert, welches die gleichen Eigenschaften wie ein Signal eines Satelliten besitzt. In this case, a signal is generated by a stationary electrical structure, which has the same characteristics as a signal of a satellite. Dadurch kann beispielsweise für Positionen, bei welchen keine genügende Sichtverbindung auf die Satelliten besteht, ein Ausgleich geschaffen werden. This compensation may, for example, for positions where no adequate sight is on satellite, to be created. Auch innerhalb von Gebäuden kann ein System von Pseudosatelliten zum Einsatz kommen, sofern innerhalb der entsprechenden Räume genügend Pseudosatelliten installiert werden. Inside buildings, a system of pseudo-satellites can be used, provided that are installed within the respective spaces enough pseudo satellites. Nachteilig an dieser Technik ist, dass die Genauigkeit eines GPS/GLONASS/GALILEO durch ein lokales System nicht unterschritten werden kann. A disadvantage of this technique is that the accuracy of a GPS / GLONASS / GALILEO by a local system can not be maintained. Durch ungünstige Mehrwegeausbreiten, speziell in Räumen, ist das lokale System allenfalls gleichwertig. Unfavorable multipath propagation, especially in rooms that the local system is at best equivalent. Besonders gravierend ist der technische Aufwand, der für solche Pseudosatelliten betrieben werden muss. Particularly serious is the technical effort that needs to be operated for such pseudo satellites. Diese benötigen ein gleiches Zeitnormal wie die Satelliten im Weltall und sind daher mit aufwändigen Atomuhren auszustatten. These require an equal time standard as the satellites in space and are therefore equipped with sophisticated atomic clocks.
  • [0009]
    Andere Ansätze bestehen in der Einbeziehung von Systemen, welche bereits vor dem Aufbau von GPS/GLONASS verfügbar waren. Other approaches exist in the integration of systems that were available prior to the development of GPS / GLONASS. Hier ist als Beispiel eine Kombination von globalen Verfahren mit einem LORAN-System zu nennen. Here's to name a LORAN system as an example of a combination of global processes. Entsprechende Verfahren werden beispielsweise in den Corresponding methods are for example in the DE 100 15 305 DE 100 15 305 , . WO 9316452 WO 9316452 und and WO 9408405 WO 9408405 beschrieben. described. Nachteilig ist bei solchen Systemen, dass die Genauigkeit der älteren Systeme im Vergleich zu aktuellen globalen Systemen deutlich geringer ist. The disadvantage of such systems that the accuracy of the older systems is much lower when compared to current global systems. Daher können nur unwesentliche Verbesserungen durch eine solche Kombination erzielt werden. Therefore, only minor improvements by such a combination can be achieved. Das Loran C-System wird dabei entweder auf die GPS-Zeit synchronisiert oder als separates Zeitdifferenzsystem verwendet. The Loran C system is either synchronized to the GPS time or used as a separate time difference system. Im ersten Fall können die Loran C-Stationen dann direkt als ATOA Systeme verwendet werden und sind somit "Pseudolites" für das GPS Verfahren. In the first case, the Loran C stations can then be used directly as ATOA systems and are thus "pseudolites" for the GPS method. Der technische Mehraufwand zur Zeitsynchronisation aller Loran C-Sendestationen ist dabei erheblich. The technical overhead for time synchronization of all Loran C transmitting stations is considerable. Im zweiten Fall werden zwei separate Positionen mit GPS bzw. Loran C bestimmt und anschließend aus beiden Positionswerten eine gesamte Position bestimmt. In the second case two separate positions with GPS or Loran C are determined and then determined from the two position values, a whole position. In diesem Fall wird das Abschattungsproblem nur unzureichend gelöst, da systematische Fehler aus der Abschattung heraus nicht direkt kompensiert werden, sondern in die Berechnung eingehen. In this case, the shading problem is not adequately solved, since systematic errors from the shading out are not compensated directly, but included in the calculation.
  • [0010]
    Eine weitere Ergänzungsmöglichkeit von globalen Positionierungssystemen besteht durch den Aufbau von so genannten „Beacons", wobei entsprechende Systeme bekannt sind aus zB Another addition possibility of global positioning systems is through the development of so-called "beacons", and corresponding systems are known from, for example, EP 1046097 EP 1046097 , . US 5,367,306 US 5,367,306 oder or US 6,459,989 US 6,459,989 . , Hierbei werden Sender mit begrenzter Reichweite an einer bekannten Position angebracht. Here, stations will be mounted with a limited range at a known position. An Hand der Sender kann der Benutzer seinen Standort als Standort im Bereich des lokalen Senders mit bekannter Position bestimmen. With reference to the transmitter, the user can determine his location as a location in the area of ​​the local radio station with a known position.
  • [0011]
    Es wird direkt diskret auf diese Systeme umgeschaltet, um beispielsweise den Aufenthalt eines Benutzers innerhalb eines Raumes zu bestimmen. It is switched directly discreetly to these systems, for example, to determine the whereabouts of a user within a room. Nachteilig ist neben dem Umschaltvorgang die ungenau Positionsbestimmung. The disadvantage is next to the switching the inaccurate positioning.
  • [0012]
    WO 2004075458 WO 2004075458 beschreibt eine Kopplung von einem globalen Positionssystem und einem lokalen Funknetz (WLAN – Wireless Local Area Network). describes a coupling of a global positioning system and a wireless local area network (WLAN - Wireless Local Area Network). Neben der Positionsbestimmung mittels der GPS/GLONASS-Satelliten, wird mit der Stärke der Empfangsleistung, zB eines Access Points, der Abstand zwischen Sender und Empfänger ausgewertet. In addition to the position determination by the GPS / GLONASS satellites, is evaluated with the strength of the received power, such as an access point, the distance between transmitter and receiver. Werden Signale von mehreren Access Points empfangen, ist eine Positionsbestimmung möglich. are received signals from multiple access points, a position determination is possible. Alternativ zu einem WLAN-Netz kann ein Bluetooth-Netz verwendet werden, wobei das Funktionsprinzip jedoch das gleiche bleibt. Alternatively, to a WLAN network, a Bluetooth network may be used, but the operating principle remains the same. Bekannt sind solche Systeme zur Positionssuche und -Rückverfolgung im Innenbereich als Experiment gestützter Vergleich von Bluetooth- und drahtlosen Technologien zB are known such systems to position search and tracing in the inner region as an experiment-based comparison of Bluetooth and wireless technologies such as . , Bedingt durch die nicht lineare Abnahme der Empfangsleistung, welche durch ein derart aufgebautes Netz erreicht wird, liegt die erreichbare Genauigkeit nur bei einigen Metern. Due to the non-linear decrease in the reception performance, which is achieved by such an established network, the achievable accuracy is only about a few meters. Zudem lassen sich die Daten nicht direkt mit einem ATOA-System verbinden, sondern nur mittels separater Positionsbestimmung der beiden Systeme. In addition, the data can not be connected directly to a ATOA system, but only by means of separate positioning of the two systems.
  • [0013]
    Deutlich günstiger ist derzeit die Kombination von globalen Systemen mit so genannten lokalen Ultra Wide Band (UWB)-Systemen. Much cheaper is currently combining global systems with so-called local ultra wideband (UWB) systems. Gerade eine gepulste Variante, welche prinzipbedingt eine technisch aufwändige Lokalisierung durch die notwendige Synchronisation der Stationen ermöglicht, stellt eine gute Ergänzung zu einem globalen System dar. Just a pulsed variant which inherently allows for a technically complex localization by the necessary synchronization of the stations is a good addition to a global system.
  • [0014]
    US 2006046687 US 2006046687 beschreibt eine Möglichkeit des Einsatzes der Kombination. describes a way of using the combination. Hier wird mit einem GPS-System eine grobe Positionsbestimmung vorgenommen, welche im zweiten Schritt in der Nähe des gesuchten Objektes mittels eines UWB-Systems deutlich verbessert wird. Here is performed a rough positioning with a GPS system which is considerably improved in the second step in the vicinity of the object searched for by means of a UWB system. Nachteilig ist dabei wiederum die separate Berechnung der Position in beiden Systemen. The disadvantage is again the separate calculation of the position in both systems.
  • [0015]
    Hybridsysteme sind in der Lage, Daten von globalen Positionssystemen zu erfassen. Hybrid systems are able to collect data from global positioning systems. Darüber hinaus sind sie mit einem zweiten Empfangssystem für so genannte LD-Signale (Local Radio Determination) ausgestattet. In addition, they are equipped with a second receiving system (Local Radio Determination) for so-called LD signals equipped. Das zweite Empfangssystem ermöglicht, innerhalb von Gebäuden zu navigieren, sofern mindestens drei LD-Signalquellen vorhanden sind. The second receiving system makes it possible to navigate inside buildings, provided that at least three LD signal sources are present. Beispielhaft sind diesbezüglich Systeme bekannt aus Exemplary in this regard systems known from US 5,892,454 US 5,892,454 , . US 5,936,572 US 5,936,572 und aus and from . , Derartige Systeme unterscheiden sich jedoch gegenüber den anderen Systemen darin, dass TDOA- und ATOA-Systeme zueinander separat betrieben werden müssen. However, such systems are different compared to the other systems in that TDOA and ATOA systems must be operated separately from each other.
  • [0016]
    Allgemein bekannt sind außerdem Systeme, welche nicht nur die Kombination von einem globalen und einem lokalen System vorschlagen, sondern mehrere globale wie lokale Systeme koppeln. also commonly known systems that suggest not only the combination of a global and a local system, but couple several global and local systems. Zusätzlich werden hierbei unter Umständen weitere Sensoren, wie zB Lasersysteme, Magnetfeldsensoren, Intertialsysteme, mechanischen Sensoren, optische Verfahren usw. angeführt. In addition, other sensors, such as laser systems, magnetic field sensors, Intertialsysteme, mechanical sensors, optical methods are in this case led etc. under certain circumstances. Beispielhaft bekannt sind solche Systeme aus Exemplary known such systems are made . ,
  • [0017]
    DE 101 55 251 A1 DE 101 55 251 A1 beschreibt ein Transpondersystem und Verfahren zur Entfernungsmessung. describes a transponder system and method for distance measurement. Mittels einer mobilen Messvorrichtung werden Signale ausgesendet. By means of a mobile measuring device signals are sent out. Ein hinsichtlich seiner ortsfesten Position bekannter Transponder empfängt das Signal und sendet es quasi-phasenkohärent zurück. A well-known with respect to its fixed position transponder receives the signal and sends it back quasi-phase coherent. Unter quasi-phasenkohärent wird dabei verstanden, dass ein Schwingkreis im Transponder durch das empfangene Signal angeregt wird und dadurch über zumindest eine ausreichende Sendezeit zum Antworten auf das empfangene Signal synchron zu dem empfangenen Signal schwingt. Under quasi-phase coherent is understood to mean that an oscillator is excited in the transponder by the received signal and thereby swings over at least a sufficient transmission time for responding to the received signal in synchronism with the received signal. Das vom Transponder ausgesendete und von der Basisstation empfangene Signal ist daher quasi-phasenkohärent, dh zumindest anfänglich phasenkohärent zu dem durch die Messvorrichtung zuvor ausgesendeten Signal. The light emitted by the transponder and received by the base station signal is quasi-phase-coherent, therefore, that at least initially phase coherent to the measuring device by the previously transmitted signal.
  • [0018]
    Zusammengefasst ist festzustellen, dass zwar eine Verwendung von Daten verschiedener Positionsbestimmungssysteme bekannt ist. In summary, it should be noted that while use of data from different positioning systems is known. Nachteilhaft ist bei solchen Systemen jedoch die stets eigenständige Positionsbestimmung innerhalb eines jeden der Systeme und die anschließende getrennte oder kombinierte Verwendung der zuvor voneinander getrennt bestimmten Positionsdaten der verschiedenen Systeme. A disadvantage, however, in such systems, the position determination is always independent within each of the systems and the subsequent separate or combined use of the previously separated from each other determined position data of the various systems. Neben einem hohen Rechenaufwand bestehen weitere Nachteile insbesondere in daraus resultierenden Sprüngen der Positionsanzeige aufgrund eines harten Umschaltens zwischen den Systemen bzw. den daraus bestimmten Daten. In addition to high computational cost further disadvantages in particular resulting jumps the position display exist due to a hard switching between the systems and the particular data therefrom. Die Sprünge führen zu vermeintlichen Ortssprüngen von in ungünstigen Fällen einem Meter und mehr. The cracks lead to the supposed location of cracks in the worst case a meter or more. Nachteilhaft ist zudem, dass pro System eine Sichtverbindung zu jeweils mindestens drei oder vier Satelliten oder Pseudosatelliten bestehen muss. It is also disadvantageous that a line of sight to at least three or four satellites or pseudo-satellites must exist per system. Andernfalls ist mit dem jeweiligen System eine Positionsbestimmung überhaupt nicht möglich und damit auch eine kombinierte Verwendung ausgeschlossen. Otherwise, a position determination is not possible and therefore excluded, a combined use with the respective system.
  • [0019]
    Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Positions- und/oder Geschwindigkeitsbestimmung unter Einsatz von Absolutlaufzeiten und Laufzeitunterschieden von Signalen vorzuschlagen, welche eine Positionsbestimmung auch dann ermöglicht, wenn eine Sichtverbindung zu insgesamt mindestens drei oder vier Sendern solcher Signale besteht, wobei diese nur drei oder vier Signale gemischt sowohl von Systemen auf Basis von Absolutlaufzeiten als auch von Systemen auf Basis von Laufzeitunterschieden stammen. The object of the invention is to propose an apparatus and a method for the position and / or speed determination using absolute transit times and transit time differences of signals, which also allows position determining when a line of sight to a total of at least three or four channels consists of such signals, said only three or four mixed signals of both systems on the basis of absolute propagation times as well as systems based on delay differences originate. Insbesondere soll ein abrupter Positionssprung bei einem Übergang von Sendern des einen der Systeme auf Sender des anderen der Systeme vermieden werden. In particular, an abrupt jump position is to be avoided in a transition from one of the transmitters of the system on the transmitter of the other of the systems.
  • [0020]
    Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Positions- oder Geschwindigkeitsbestimmung unter Einsatz von Absolutlaufzeiten und Laufzeitunterschieden von Signalen gemäß den oberbegrifflichen Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 5 gelöst. This object is achieved by an apparatus and a method for position and speed determination using absolute transit times and transit time differences of signals in accordance with the pre-characterizing features of claims 1 and 5 respectively. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen. Advantageous embodiments are subject matter of dependent claims.
  • [0021]
    Die Erfindung bezieht sich vom Grundgedanken her auf eine Messvorrichtung und ein Verfahren zur Positions- und/oder Geschwindigkeitsbestimmung unter Ausnutzung von Signalen, welche einerseits von zumindest einer Empfangs- und Sendeeinrichtung eines Rundlaufzeitsystems und andererseits von zumindest einer Sendeeinrichtung eines Absolutankunftszeitsystems empfangen werden. The invention relates to essentially lead to a measuring apparatus and a method for position and / or speed determination taking advantage of signals that are received on the one hand by at least one receiving and transmitting means of a run-time system, and on the other hand of at least one transmission means of an absolute time of arrival system. Die Verarbeitung der empfangenen Signale erfolgt dabei nicht getrennt voneinander sondern gemeinsam. The processing of the received signals is not carried out separately from each other but together. Dazu wird bekannten räumlichen Positionskoordinaten der empfangenen Signale von Empfangs- und Sendeeinrichtungen des Rundlaufzeitsystems zusätzlich eine zeitabhängige Größe zugeordnet, welche von der Rundlaufzeit unabhängig ist. For this purpose, known spatial position coordinates of the received signals from receiving and transmission means of the round trip time the system is also assigned a time-dependent variable, which is independent of the round-trip time. Eine Steuereinrichtung ist dabei vorzugsweise so ausgestaltet oder steuerbar, dass sie die beiden Positionsbestimmungssysteme mit den Messeinrichtungen eines Rundlaufzeitsystems bzw. mit den Messeinrichtungen eines Absolutankunftszeitsystems sowohl synchron als auch asynchron, dh mit anderen Worten zusammen oder auch eigenständig ansteuern kann. A controller is preferably configured or controllable to the two positioning systems with the measuring means of a run-time system, or with the measuring means of an absolute time of arrival system both synchronously and asynchronously, ie can together or also be controlled independently, in other words.
  • [0022]
    Bevorzugt wird demgemäß eine Messvorrichtung zur Positions- und/oder Geschwindigkeitsbestimmung mit einer ersten Schnittstelle zum Aussenden eines Signals zu zumindest einer Empfangs- und Sendeeinrichtung einer ersten Gruppe von Messeinrichtungen eines Rundlaufzeitsystems, einer Steuereinrichtung zum Bestimmen der zu bestimmenden Position der Messvorrichtung und einem Speicher mit einem ersten Speicherbereich zum Speichern erster räumlicher Positionskoordinaten und einem Positionsspeicherbereich zum Speichern von Daten der zu bestimmenden Position, wobei die zumindest eine Empfangs- und Sendeeinrichtung ausgestaltet oder gesteuert ist zum Zurücksenden eines weiteren Signals zu der Messvorrichtung nach Empfang des Signals und wobei in der Messvorrichtung zum Bestimmen der Position der Messvorrichtung räumliche Positionskoordinaten der Empfangs- und Sendeeinrichtung und eine Zeitinformation einer Rundlaufzeit bekannt sind oder bestimmbar sind und wobei die Messvorrichtung zur Positi is preferred accordingly, a measurement device for position and / or speed determination with a first interface for transmitting a signal to at least one receiving and transmitting device of a first group of measurement devices of a run-time system, a control device for determining the position to be determined of the measuring device and a memory with a first memory area for storing first spatial position coordinates and a position memory area for storing data of the position to be determined, wherein the at least arranged a receiving and transmitting device or controlled for sending back a further signal to the measuring device after receiving the signal, and wherein in the measuring device for determining the position of the measuring device spatial position coordinates of the receiving and transmitting means, and time information of a round trip time are known or are determined, and wherein the measuring device for positi ons- und/oder Geschwindigkeitsbestimmung eine zweite Schnittstelle zum Empfangen eines Signals mit einer Zeitinformation von zumindest einer Sendeeinrichtung einer zweiten Gruppe von Messeinrichtungen eines Absolutankunftszeitsystems zur Positions- oder Geschwindigkeitsbestimmung, einen zweiten Speicherbereich zum Speichern jeweils zweiter räumlicher Positionskoordinaten der zumindest einen zweiten Messeinrichtung und jeweils einer zeitabhängigen Größe entsprechend einem Zeitoffset der Zeitsysteme zwischen der zumindest einen zweiten Messeinrichtung und der Messvorrichtung und einen weiteren Speicherbereich zum Speichern zumindest einer zeitabhängigen weiteren Größe, welche den ersten räumlichen Positionskoordinaten zugeordnet und von der Rundlaufzeit unabhängig ist, wobei die Steuereinrichtung ausgestaltet oder steuerbar ist zum Bestimmen der zu bestimmenden Position mittels sowohl der ersten als auch zweiten räumlichen Positionskoordinaten unter Verwendung der zumindest ein ing and / or speed determination, a second interface for receiving a signal with time information from at least one transmitting device a second set of measuring devices of an absolute time of arrival system for position and speed determination, a second memory area for storing each second spatial position coordinates of the at least one second measuring means and a respective time-dependent variable corresponding to a time offset of the time system between the at least one second measuring device and the measuring device and a further storage area for storing at least one time-dependent further size which associated with the first spatial position coordinates and of the round trip time is independent of said control means configured or controllable for determining the position to be determined by means of both the first and second spatial position coordinates using the at least one en zeitabhängigen Größe und der zumindest einen zeitabhängigen weiteren Größe. s time-dependent size and the at least one time-dependent another size. Verfahrensgemäß wird entsprechend bevorzugt ein Verfahren zur Positions- und/oder Geschwindigkeitsbestimmung, bei dem eine Messvorrichtung ein Signal zu zumindest einer Empfangs- und Sendeeinrichtung mit bekannten ersten räumlichen Positionskoordinaten einer ersten Gruppe von Messeinrichtungen eines Rundlaufzeitsystems sendet, die zumindest eine Empfangs- und Sendeeinrichtung nach Empfang des Signals ein weiteres Signal zu der Messvorrichtung zurücksendet, mittels zumindest einer Zeitinformation aus einer Rundlaufzeit vom Senden des Signals bis zum Empfangen des zurückgesendeten Signals und mittels zumindest einem Satz solcher erster räumlicher Positionskoordinaten eine zu bestimmende Position der Messvorrichtung bestimmt wird, von zumindest einer Sendeeinrichtung einer zweiten Gruppe von Messeinrichtungen eines Absolutankunftszeitsystems zur Positions- oder Geschwindigkeitsbestimmung ein weiteres Signal mit einer von einem Sendezeitpunkt der zweiten Messeinrichtung abhängigen Z According to the method in accordance with preferred is a method for position and / or speed determination, wherein a measurement device to at least sends a signal to a receiving and transmitting device with known first spatial position coordinates of a first group of measuring devices of a round-trip time system, the at least one receiving and transmitting device upon receipt the signal sends back a further signal to the measuring device by means of at least one of time information from a round-trip time from the transmission of the signal to reception of the returned signal, and by means of at least one to be determined position of the measuring device is determined a set of such first spatial position coordinates of at least a transmission device of a second set of measuring devices of an absolute time of arrival system for position and velocity determination an additional signal with a frequency dependent on a transmission time point of the second measuring device Z eitinformation empfangen wird, wobei zusätzlich jeweils zweite räumliche Positionskoordinaten jeder solcher Sendeeinrichtung empfangen oder bestimmt werden, eine zeitabhängige Größe entsprechend einem Zeitoffset von Zeitsystemen der zumindest einen zweiten Sendeeinrichtung und der Messvorrichtung bestimmt wird, und wobei den ersten räumlichen Positionskoordinaten zumindest eine von der Rundlaufzeit unabhängige zeitabhängige weitere Größe zugeordnet wird und die zu bestimmenden Position in einem gemeinsamen Verarbeitungsablauf mittels sowohl der ersten als auch zweiten räumlichen Positionskoordinaten unter Verwendung der zumindest einen zeitabhängigen Größe und der zumindest einen zeitabhängigen weiteren Größe bestimmt wird. eitinformation is received, wherein in addition each second spatial position coordinates are received, each of such transmission means or determining a time-dependent quantity in accordance with a time offset from time systems, the at least one second transmitting device and the measuring device is determined, and wherein the first spatial position coordinates of at least one independent of the round-trip time time-dependent is assigned to another size and is determined at least a time dependent variable and the at least one time-dependent additional variable position to be determined in a common processing flow by means of both the first and second spatial position coordinates using.
  • [0023]
    Die Messvorrichtung und das Verfahren zur Positions- oder Geschwindigkeitsbestimmung unter Einsatz von Absolutlaufzeiten und Laufzeitunterschieden von Signalen ermöglichen eine Positionsbestimmung auch dann, wenn eine Sichtverbindung zu insgesamt mindestens drei oder vier Sendern solcher Signale besteht, wobei diese nur drei oder vier Signale gemischt sowohl von Systemen auf Basis von Absolutlaufzeiten als auch von Systemen auf Basis von Laufzeitunterschieden stammen können. The measuring apparatus and method for position and speed determination using absolute transit times and transit time differences of signals enable position determination on even when a line of sight to a total of at least three or four channels consists of such signals, said only three or four signals mixed from both systems may be derived based on absolute maturities as well as systems based on run-time differences.
  • [0024]
    Vorzugsweise ist die zweite Schnittstelle als GPS-, GLONASS- oder Galileo-Schnittstelle ausgestaltet und die erste Schnittstelle zum Aussenden des Signals und zum Empfangen eines zu dem Signal quasi-phasenkohärenten Signals als Antwort auf das Signal ausgestaltet. Preferably, the second interface is configured as a GPS, GLONASS or Galileo interface and the first interface adapted for transmitting the signal and receiving a signal to the quasi-phase-coherent signal in response to the signal.
  • [0025]
    Bevorzugt wird die zumindest eine von der Rundlaufzeit unabhängige zeitabhängige weitere Größe zum Erstellen einer Matrizengleichung zugeordnet. the at least one independent of the round-trip time time-dependent additional size to create a matrix equation is preferably associated. Die Matrizengleichung wird dabei mit einer Berechnungsmatrize mit in entweder einer Zeile oder in einer Spalte insgesamt zumindest vier Werten der zeitabhängigen Größe und der von der Rundlaufzeit unabhängigen zeitabhängigen weiteren Größe erstellt. The matrix equation is then created with a Berechnungsmatrize with in either a row or in a column a total of at least four values ​​of the time-dependent variable and the independent of the run-time time-dependent another size. Die Matrizengleichung wird in einfachen Fällen mit einer Berechnungsmatrize mit Werten der zeitabhängigen Größe gleich dem Wert "1" und mit Werten der von der Rundlaufzeit unabhängigen zeitabhängigen weiteren Größe gleich dem Wert "0" vorbelegt. The matrix equation is preset in simple cases with a Berechnungsmatrize with values ​​of the time-dependent variable equal to the value "1" and values ​​of the independent of the run-time time-dependent additional amount equal to the value "0".
  • [0026]
    Ein Gleichungssystem wird entsprechend erstellt und gelöst gemäß A system of equations is created accordingly and solved in accordance with
    Figure 00120001
    mit R als Matrize, mit p± als gemessener oder abgeleiteter Entfernungen zwischen einerseits der Messvorrichtung und andererseits der Sendeeinrichtungen oder der Empfangs- und Sendeeinrichtungen, mit x i , y i , z i als Positionskoordinaten der einzelnen Sendeeinrichtungen oder der Empfangs- und Sendeeinrichtungen, mit M als Berechnungsmatrize und mit U p als Vektor der zu bestimmenden Position X, Y, Z, wobei ein Laufindex i für Daten der Sendeeinrichtungen gesetzt ist gleich 1, 2,..., N und der Laufindex i für Daten der Empfangs- und Sendeeinrichtungen gesetzt ist gleich N+1, N+2, M. with R as a template, with p ± as the measured or derived distances between the one part of the measuring device and on the other hand, the transmitting means or the receiving and transmitting devices, with x i, y i, z i as position coordinates of the individual transmission devices or the receiving and transmitting devices, with M as Berechnungsmatrize and U p as a vector of the position to be determined X, Y, Z, with a running index i is set for data transmission devices 1, 2, ..., N and the running index i for data receiving and transmitting devices is set equal to N + 1, N + 2, M.
  • [0027]
    Eine Geschwindigkeitsbestimmung wird bevorzugt über eine Erfassung eines Doppler-Effekts oder eine numerische Ableitung von zumindest zwei bestimmten der zu bestimmenden Positionen durchgeführt. A speed determination is preferably carried out via a detection of a Doppler effect or a numerical derivative of at least two predetermined positions to be determined. Zur Korrektur einer Uhrendrift zwischen den Sendeeinrichtungen und der Messvorrichtung werden bevorzugt weitere zeitabhängige Größen für Daten der Sendeeinrichtungen mit einem Wert ungleich dem Wert "0" sowie weitere von der Rundlaufzeit unabhängige zeitabhängige Größen für die Daten der Empfangs- und Sendeeinrichtungen mit einem Wert gleich "0" eingeführt und verwendet. For correcting clock drift between the transmission devices and the measuring device further time-based parameters for data transmission devices having a value preferably equal to equal to the value "0" as well as other independent of the round-trip time time-based parameters for the data of the receiving and transmitting devices with a value "0 introduced "and used.
  • [0028]
    Eigenständig vorteilhaft ist auch eine Empfangs- und Sendeeinrichtung als Gegenstation für eine solche Messvorrichtung oder zum Durchführen eines solchen Verfahrens, welche einen Schwingkreis aufweist, der durch das von der Messvorrichtung empfangene Signal zu einer Schwingung angeregt wird und zumindest zeitweise phasenkohärent zum Erzeugen des zu der Messvorrichtung zurückzusendenden Signals schwingt. Independently advantageous is also a receiving and transmitting device as a remote station of such a measuring device or for performing the excited by the signal received from the measuring device signal to a vibration and at least temporarily phase coherent generating of the test apparatus of such a method, which has a resonant circuit, returned signal oscillates. Vorzugsweise ist eine solche Empfangs- und Sendeeinrichtung ausgestaltet, mit dem zurückzusendenden Signal eine Identifikations-Information und/oder ihre eigenen räumlichen Positions-Koordinaten zurückzusenden. Preferably, such a receive and transmit means is arranged to return to the returned signal identification information and / or its own spatial position coordinates.
  • [0029]
    Vorteilhaft ist zB auch eine Messvorrichtung, bei der die erste Schnittstelle als eine Synchronisationseinheit ausgebildet ist zum Durchführen eines Verfahrens zur Kurzzeitsynchronisation von Zeit und Frequenz. It is advantageous, for example, a measuring device in which the first interface is designed as a synchronization unit for performing a method for high speed synchronization of time and frequency. Alternativ kann eine Empfangs- und Sendeeinrichtung als Gegenstation für eine solche Messvorrichtung oder zum Durchführen eines entsprechenden Verfahrens einen Schwingkreis aufweisen, der nach einem Empfang des Signals von der Messvorrichtung ein frequenz- und zeitkorrigiertes Signal für eine Sendung zur Messvorrichtung bereitstellt. Alternatively, a reception and transmission means may comprise a resonant circuit as the counter station for such a measuring device, or for performing a corresponding process, which provides a frequency and time corrected signal for transmission to the measuring device after receiving the signal from the measuring device.
  • [0030]
    Eine solche als Transponder ausgestaltete aktive Empfangs- und Sendeeinrichtung sendet zu der Messvorrichtung somit vorzugsweise ein quasi-phasenkohärentes Signal zurück. Such designed as a transponder active receiver and transmitter device thus returns a quasi-phase-coherent signal to the measuring device preferably. Mit diesem Signal werden zugleich Informationen übertragen, welche der Messvorrichtung eine Identifikation des derart empfangenen Signals und eine Zuordnung zu einem bestimmten Transponder ermöglicht. This signal information is transmitted at the same time, which enables the measuring device an identification of the thus-received signal and an association with a particular transponder. Vorteilhaft ist dabei, die Positions-Koordinaten des Transponders mitzusenden, so dass diese der Messvorrichtung unabhängig von einem bereits vorprogrammierten Einsatzort oder nach Montage eines weiteren Transponders vorliegen. It is advantageous here, send along the position coordinates of the transponder, so that this measuring device are present independently of a pre-programmed site or after installation of a further transponder. Vorteilhaft ist die Übertragung der Positions-Koordinaten mittels des zurückgesendeten Signals somit insbesondere mit Blick darauf, dass die Positions-Koordinaten nicht zuvor über eine weitere Schnittstelle in der Messvorrichtung hinterlegt werden müssen. the transmission of the position coordinates by means of the return signal thus is advantageous in particular in view that the position coordinates need not be deposited via a further interface in the measurement device before.
  • [0031]
    Vorteilhaft ist eine solche Messvorrichtung oder ein solches Verfahren besonders dann, wenn zur Positions- oder Geschwindigkeitsbestimmung weniger als vier Signale von Sendeeinrichtungen eines Absolut-Ankunftszeitsystems und weniger als drei oder vier Signale einer Empfangs- und Sendeeinrichtung eines Rundlauf-Zeitsystems empfangen und verwendet werden. such a measuring apparatus, or such a procedure is particularly advantageous when received for position or speed less than four signals from transmission means of an absolute time of arrival system and less than three or four signals of a receiving and transmitting device of a run-time system and used. Eine Messvorrichtung fusioniert die empfangenen Daten in einem solchen Fall zwingend in Art eines nahtlosen Übergangs, so dass scheinbare Ortssprünge bei einem Wechsel von dem einen auf das andere System vermieden werden. A measuring device merges the received data in such a case necessarily in the form of a seamless transition so that apparent local cracks are avoided in the other system during a change from the one. Natürlich können auch mehr Signale der verschiedenen Positionsbestimmungssysteme empfangen und verwendet werden, was einen noch nahtloseren Übergang ermöglicht, wobei gegebenenfalls ein Verfahren zur Lösung überbestimmter Gleichungssysteme verwendet wird. Of course, more signals of the various position determination systems can be received and used, which enables a more seamless transition, where appropriate, a method for solving overdetermined systems of equations is used.
  • [0032]
    Die Steuereinrichtung einer solchen Messvorrichtung ist bevorzugt zum Durchführen eines derart beschriebenen Verfahrens ausgestaltet oder programmiert. The control means of such a measuring device is preferably configured or programmed to perform a method thus described.
  • [0033]
    Eigenständig vorteilhaft ist außerdem ein Computerprogramm in einer solchen Messvorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens. is also advantageous independently a computer program in such a measuring device for performing such a method. Ein solches Computerprogramm ermöglicht vorteilhaft den Einsatz einer Messvorrichtung auch für den Fall, dass weniger Sendeeinrichtungen bzw. Empfangs- und Sendeeinrichtungen verfügbar sind, als für das jeweilige Positions- oder Geschwindigkeitsbestimmungssystem zur eigenständigen Bestimmung der Position erforderlich wären. Such a computer program advantageously enables the use of a measuring device also for the case that less transmission means and receiving and transmitting devices are available than would be required for the respective position or velocity determination system for the independent determination of the position. Außerdem wird vorteilhaft ein nahtloser Übergang von einem auf das andere System ermöglicht, wenn die Messvorrichtung beispielsweise aus einem Außenbereich eines Gebäudes in das Gebäude hinein bewegt wird. Also, a seamless transition is advantageously allows from one to the other system if the measuring device is moved, for example, from an exterior of a building into the building.
  • [0034]
    Das besonders bevorzugte Verfahren bzw. die bevorzugte Messvorrichtung beziehen nun ausgehend von einem System gemäß zB The most preferred method and the preferred measurement device Reference is now made on the basis of a system according to example DE 101 55 251 A1 DE 101 55 251 A1 für phasenkohärente Verfahrensweisen oder for phase-coherent practices or DE 101 57 931 C2 DE 101 57 931 C2 für kurzzeitsynchronisierte Verfahrensweisen einzelne weitere aktive Einheiten als so genannte Transponder anstelle von Pseudo-Satelliten mit ein, so dass in einer direkten Fusion von ATOA-Satelliten und lokalen Einheiten nur einmal ein Entfernungswert bestimmt wird. for short-time-synchronized procedures single more active units as so-called transponder, instead of pseudo-satellites, so that once a distance value is determined in a direct fusion of ATOA satellites and local units. Besonders ist dabei die technisch Einfachheit der Transponder, die ohne gemeinsames Zeitnormal mit den ATOA-Satelliten auskommen. Particularly is the technical simplicity of the transponders that do not require common time standard with the ATOA satellites. Dadurch sind insbesondere auch kostenintensive Vorrichtungen mit Atomuhren entbehrlich. This also expensive devices with atomic clocks are particularly unnecessary. Die bevorzugte Umsetzung ermöglicht somit das Schließen von nicht abgedeckten Bereichen mit geringem Aufwand. Thus, the preferred implementation allows the closing of areas not covered with little effort. Zudem entfällt die auf einem Schwellwert basierte diskrete Umschaltung zwischen verschiedenen Systemen, so dass zB ein Übergang auf ein lokales System technisch einfacher und genauer wird. Furthermore, eliminating the threshold on a discrete-based switching between different systems so that, for example, a transition to a local system is simpler and more accurate. Harte Ortssprünge werden somit bei geeigneter Positionierung der ortsfesten Transponder vermieden. Hard local cracks are thus avoided, with suitable positioning of the stationary transponder.
  • [0035]
    Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. An embodiment is explained below with reference to the drawing. Es zeigen: Show it:
  • [0036]
    1 1 schematisch eine mobile Messvorrichtung zur Positions- oder Geschwindigkeitsbestimmung, welche Signale zur Entfernungsbestimmung von Sende- und Empfangseinrichtungen eines Rundlauf-Zeitsystems und weitere Signale von Sendeeinrichtungen eines Absolut-Ankunftszeitsystems zur Entfernungsbestimmung empfängt, schematically a mobile measuring device for position or speed determining which signals for determining the distance from the transmitting and receiving devices of a run-time system, and more signals from transmission means of an absolute time of arrival system receives for distance determination,
  • [0037]
    2 2 schematisch eine Erdkugel mit verschiedenen Komponenten eines solchen Systems, und schematically a globe with various components of such a system, and
  • [0038]
    3 3 schematisch einen Ausschnitt eines Speichers zur Datenspeicherung mit verschiedenen Speicherbereichen, welche für eine Positionsbestimmung gemäß einem bevorzugten Verfahren belegt werden. schematically illustrates a section of a memory for storing data with various storage areas which are assigned for a position determination in accordance with a preferred method.
  • [0039]
    Wie aus as from 1 1 ersichtlich, soll die Position und/oder Geschwindigkeit eines Fahrzeugs F im Bereich innerhalb und außerhalb eines Gebäudes G möglichst genau bestimmt werden können. apparent to the position and / or speed of a vehicle in the area F can be determined as accurately as possible both inside and outside of a building G. Dazu ist das Fahrzeug F mit einer Messvorrichtung BS ausgestattet, welche auch als Basisstation bezeichnet werden kann. For this purpose the vehicle F is equipped with a measuring device BS, which may also be referred to as a base station. Zur Positionsbestimmung werden von der Messvorrichtung BS Signale verwendet, welche die Messvorrichtung BS von vorzugsweise zwei oder mehr verschiedenartigen Entfernungsbestimmungs-Systemen empfängt. To determine the position signals are used by the measuring device BS, which receives the measuring device BS of preferably two or more different types of distance determination systems.
  • [0040]
    Ein erstes Entfernungsbestimmungs-Systemen beruht dabei auf Rundlaufzeiten von ersten Signalen s, welche von der Messvorrichtung BS zu Sende- und Empfangseinrichtungen, insbesondere so genannten Transpondern T, gesendet und von dort zurückgesendet werden. A first distance determination systems is based on run-time of first signals s which are to be transmitting and receiving devices, in particular so-called transponders T, transmitted from the measuring device BS and sent back from there. Bei der Anwendung eines solchen Rundlaufzeitsystems RTOF empfängt die Messvorrichtung BS Signale von vorzugsweise einer Vielzahl solcher Transponder T. Anhand der Laufzeit der Signale und einer gegebenenfalls bekannten Verzögerung durch eine Signalverarbeitung in den Transpondern T sowie durch Kenntnis der genauen Positionen x i , y i , z i der Transponder T kann die Messvorrichtung BS in für sich bekannter Art und Weise ihre Position X, Y, Z bestimmen. In the application of such a run-time system RTOF the measuring device BS receives signals from preferably a plurality of such transponders T. From the transit time of the signals and an optionally known delay through a signal processing in the transponders T, and by knowing the exact positions x i, y i, z i T, the transponder can determine its position in X, Y, Z is known per se manner, the measuring device BS. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich die Messvorrichtung BS jedoch nur im Empfangsbereich zweier Transponder T. Eine zwei- oder gar dreidimensionale Positionsbestimmung ist daher nicht eindeutig möglich. In the illustrated embodiment, the measuring device BS, however, is only in the reception area of ​​two transponders T. A two- or even three-dimensional position determination is therefore not clearly possible.
  • [0041]
    Neben Transpondern T, welche das Signal s der Messvorrichtung BS empfangen, aktiv verarbeiten und ein eigenständiges Antwortsignal zurücksenden, sind auch passive Transponder T einsetzbar, welche ohne eine eigenständige Datenverarbeitung lediglich das empfangene Signal s mit gegebenenfalls einer Modulation oder sonstigen Kennung zurücksenden. In addition transponders T, which the signal s of the measuring device BS received actively process and send back an independent response signal, and passive transponders T are used, which, without a stand-alone data processing return only the received signal s having optionally a modulation or other identifier. Entscheidend ist, dass die Messvorrichtung BS anhand des empfangenen zurückgesendeten Signals den entsprechenden Transponder und/oder dessen genaue Position eindeutig bestimmen kann. It is crucial that the measuring device BS can uniquely determine the appropriate transponder and / or its precise position on the basis of the received return signal. Besonders bevorzugt werden Transponder T eingesetzt, welche ein quasi-phasenkohärentes Signal als Antwort auf das von der Messvorrichtung BS ausgesendete ursprüngliche Signal zurücksenden, wie dies ebenfalls für sich genommen bekannt ist. Transponders T are particularly preferably used which return a quasi-phase-coherent signal in response to the light emitted by the measuring device BS original signal, as is likewise in itself known. Alternativ sind für kurzzeitsynchronisierte Verfahrensweisen zeitsynchrone und frequenzsynchrone Verfahren einsetzbar. Alternatively, methods can be used for short-time-synchronized procedures time-synchronous and frequency-synchronous.
  • [0042]
    Die Messvorrichtung BS umfasst als Komponente eines zweiten Entfernungsbestimmungs-Systems außerdem einen GPS-Empfänger, welcher Signale von Satelliten SA als beispielhaften Sendeeinrichtungen eines Absolut-Ankunftszeitsystems ATOA empfangen und auswerten kann. The measuring device BS also comprises a GPS receiver as a component of a second distance determination system, which can receive signals from satellites SA as exemplary transmission means of an absolute time of arrival system ATOA and evaluated. Diese empfangenen Signale umfassen eine Zeitmarke als Zeitinformation t i , welche der Sendezeit beim Satelliten SA entspricht oder äquivalent dazu in einem festen Bezug steht. These received signals include a time stamp as time information t i, which corresponds to the transmission time with the satellite SA or equivalently is in a fixed relation. Außerdem umfasst das empfangene Signal eine Information, mittels welcher die Messvorrichtung BS die momentane Position des Satelliten SA zum Sendezeitpunkt bestimmen kann. In addition, the received signal includes an information by means of which the measuring device BS can determine the instantaneous position of the satellite SA to the transmission time. Entsprechend ist die Messvorrichtung bei Empfang von Signalen einer ausreichenden Anzahl von Satelliten SA in der Lage, ihre momentane Position eindeutig zu bestimmen, wie dies für sich genommen bekannt ist. Accordingly, the measuring device upon receipt of signals from a sufficient number of satellites SA will be able to determine their current position clearly, as in itself is known. Vorliegend ist die Messvorrichtung BS jedoch aufgrund Abschattung durch das Gebäude G nicht in der Lage, eine ausreichende Anzahl von Satellitensignalen zu empfangen. In the present case the measuring device BS is not due to shadowing by the building G in position to receive a sufficient number of satellite signals.
  • [0043]
    Zur Steuerung der Messvorrichtung BS sowie der Signalverarbeitung in dieser weist die Messvorrichtung vorzugsweise eine Steuereinrichtung C auf. To control the measurement device BS and the signal processing in this, preferably, the measuring device has a control device C. Diese ist über Leitungen und/oder ein Bussystem mit weiteren Komponenten verbunden. This is connected via lines and / or a bus system with further components. Insbesondere ist eine erste Schnittstelle IF1 zum Senden des Signals s zu den Transpondern T und zum Empfangen von zurückgesendeten Signalen in der Messvorrichtung BS bereitgestellt. In particular, a first interface IF1 for transmitting the signal is provided to the transponders T s and for receiving returned signals in the measuring device BS. Außerdem ist eine zweite Schnittstelle IF2 zum Empfangen von Signalen der Satelliten SA bereitgestellt. In addition, a second interface IF2 for receiving signals of the satellite SA is provided. Die Messvorrichtung kann somit mittels der Steuereinrichtung C sowohl die Funktionalität zweier verschiedenartiger Schnittstellen steuern sowie die darüber zu sendenden bzw. zu empfangenden Daten verarbeiten. The measuring device can thus control both the functionality of two different types of interfaces, and to be transmitted over or to process data to be received by the control means C. Mittels einer weiteren Schnittstelle IF3 kann die Steuereinrichtung C auch mit weiteren externen Vorrichtungen kommunizieren, beispielsweise um Positionsdaten von neu aufgestellten Transpondern oder weiteren Positionserfassungssystemen einzulesen. By means of another interface IF3, the controller C also communicate with other external devices, such as position data of the newly established transponders or other position detection systems read. Über derartige weitere Schnittstellen IF3 können auch Daten oder Steueranweisungen an weitere Komponenten wie beispielsweise ein Navigationssystem ausgegeben werden. Any such additional interfaces IF3, data or control commands can be issued to other components such as a navigation system.
  • [0044]
    Insbesondere umfasst die Messvorrichtung BS zumindest einen Speicher S zum Speichern von Steuerprogrammen und Daten. In particular, the measuring device BS includes at least one memory S for storing control programs and data. In dem Speicher S ist ein erster Speicherbereich S1 für Daten reserviert, welche in Bezug zu dem Rundlauf-Zeitsystem RTOF stehen. In the memory S, a first memory area S1 is reserved for data which are related to the round-trip-time system RTOF. Ein zweiter Speicherbereich S2 dient zum Speichern von Daten des Absolut-Ankunftszeitsystem ATOA. A second memory area S2 is used for storing data of the absolute time of arrival system ATOA. In einem weiteren Speicherbereich Sk sind Daten der momentanen Position X, Y, Z hinterlegbar. In a further memory area Sk data of the instantaneous position X, Y, Z storable. Außerdem sind eigenständig oder den entsprechenden Speicherbereichen zugeordnet in einem noch weiteren Speicherbereich St Daten hinterlegt, welche zur Berechnung der momentanen und zu bestimmenden Position X, Y, Z der Messvorrichtung BS mit Hilfe der Daten des ersten und des zweiten Speicherbereichs S1, S2 dienen. In addition, alone or associated with the corresponding memory areas in still another memory area St stored data for calculating the instantaneous and are to be determined position X, Y, Z of the measurement device BS using the data of the first and the second memory area S1, S2. Dies sind insbesondere ein Zeit-Offset bzw. ein mittels der Lichtgeschwindigkeit als Ausbreitungsgeschwindigkeit berechneter und dementsprechender räumlicher Offset Crr, welcher einer Zeitdifferenz des Zeitsystems der Messvorrichtung BS und des mit Atomuhren ausgestatteten Absolut-Ankunftszeitsystems ATOA entspricht. These are in particular, a time offset and a calculated by the speed of light as a propagation speed and corresponding thereto spatial offset Crr which corresponds to a time difference between the time system of the measuring device BS and equipped with atomic clocks absolute arrival time system ATOA. Zur Berechnung der momentanen Position mittels der von dem Satelliten SA empfangenen Daten ist dieser zeitliche Offset o i als eine Variable zur Lösung eines Gleichungssystems zwingend erforderlich. In order to calculate the current position using the received data from the satellite SA this temporal offset o i as a variable for solving a system of equations is required. Anderenfalls wäre eine Matrizen-Invertierung nicht möglich, welche zur Lösung des Gleichungssystems erforderlich ist. Otherwise, a matrix inversion would not be possible, which is required for solving the system of equations.
  • [0045]
    Um die Daten des Rundlauf-Zeitsystems RTOF gemeinsam mit den Daten des Absolut-Ankunftszeitsystems ATOA verarbeiten zu können, das heißt in die Matrizen-Invertierung mit einbringen zu können, wird ein zusätzlicher Speicherbereich für einen entsprechenden von der Rundlaufzeit nicht abhängenden zeitabhängigen Offset o i * bereitgestellt. In order to process the data of the run-time system RTOF together with the data of the absolute time of arrival system ATOA, that is in the matrices inversion with be able to introduce an additional memory area for a corresponding does not depend ligands of the round trip time time-dependent offset o i * provided.
  • [0046]
    1 1 verdeutlicht die Vorteile der bevorzugten Ausführungsform an Hand einer typischen Anordnung. illustrates the advantages of the preferred embodiment with reference to a typical arrangement. Das mobile GPS-System als das Absolutankunftszeitsystem ATOA an dem Fahrzeug F ist auf einer Seite seitlich abgeschattet durch das Gebäude G. Zur Einrichtung eines lokalen Systems als das Rundlaufzeitsystem RTOF steht im Außenbereich des Gebäudes G nur die Gebäudewand des Gebäudes G als Montageort für ein lokales System zur Verfügung. The mobile GPS system as the absolute arrival time system ATOA on the vehicle F is on one side shaded side of the building G. is to set up a local system than the round trip time system RTOF exterior of the building G only the building wall of the building G as a mounting location for a local system. Dadurch kann das verfügbare Messareal vom jeweiligen System nur einseitig ausgeleuchtet werden. Thus, the available measurement area can be illuminated by your system only on one side. Bei einer separaten Positionsbestimmung sind die Kreisschnitte jedes der beiden Systeme schlecht konditioniert und der entstehende Messfehler ist nicht durch Mittelung der jeweiligen Resultate zu kompensieren. In a separate positioning the circular sections of each of the two systems are ill-conditioned, and the resulting measurement error can not be compensated by averaging the respective results. Bei einer bevorzugten direkten Fusion von Messdaten beider Systeme wird die Fläche beidseitig ausgeleuchtet und die schlechte Konditionierung damit aufgehoben. In a preferred direct fusion of measurement data of both systems, the area is illuminated on both sides and lifted the ill-conditioning it.
  • [0047]
    Um eine direkte Fusion der Daten beider Systeme ATOA, RTOF durchführen zu können, muss das Problem des gemeinsamen Zeitnormals gelöst werden. A direct fusion of the data from both systems ATOA to perform RTOF, the problem of the common time standard to be solved. Dies wird bevorzugt durch eine gleichzeitige Verwendung von RTOF- bzw. Absoluttranspondern als den Transpondern T erreicht. This is preferably achieved by simultaneous use of RTOF- or absolute transponders as the transponders T. Es werden separat Radien bzw. die Entfernung ρ i zu den Transpondern T und den Satelliten SA gemessen. There are separately radii or the distance ρ i to the transponders T and the satellite SA measured. Die technische Neuerung besteht in der nachfolgenden direkten Fusion der einzelnen Entfernungen ρ i bzw. der Radien der Positionen x i , y i , z 1 der Transponder T bzw. der Satelliten SA der beiden Systeme RTOF und ATOA zu der Empfängerposition X, Y, Z. The technical innovation consists in the subsequent direct fusion of the individual distances ρ i and the radii of the positions x i, y i, z 1, the transponder T or the satellite SA of the two systems and RTOF ATOA to the receiver position X, Y, Z ,
  • [0048]
    Als Empfangsdaten eines GPS-Geräts werden von N teilnehmenden Satelliten SA des Absolutankunftszeitsystems ATOA jeweils 4 momentane Positionen x i , y i , z i der Satelliten SA mit i = 1, 2, 3 als Positionskoordinaten und eine Zeitinformation t i erhalten. When receiving data from a GPS device participating of N satellite SA of the absolute arrival time system ATOA are each 4 instantaneous positions x i, y i, z i receive the satellite SA with i = 1, 2, 3 as position coordinates and time information t i. Zwischen der empfangenen Zeitinformation t 0 und einer zum Empfangszeitpunkt in der Messvorrichtung bzw. dem GPS-Gerät momentanen Zeitinformation t 0 * besteht ein unbekannter individueller Zeitoffset t 0 * – t 0 zu der Zeitinformation t 0 mit der Sendezeit des Satelliten SA. Between the received time information t 0 and a current at the reception timing in the measurement device and the GPS device time information t 0 * is an unknown individual time offset t 0 * - t 0 to the time information t 0 with the transmission time of the satellite SA. Dieser Zeitoffset t 0 * – t 0 entsteht dadurch, dass als Uhr CLK* empfängerseitig üblicherweise keine derart genaue Atomuhr CLK wie in den Satelliten SA vorhanden ist. This time offset t 0 * - t 0 by the fact that the receiver side no such precise atomic clock CLK is present as a clock CLK * usually as per the satellite SA is created. Unter Ansatz der Lichtgeschwindigkeit als Ausbreitungsgeschwindigkeit der empfangenen Signale steht der unbekannte Zeitoffset t 0 * – t 0 in einem festen Verhältnis zu einem entsprechenden unbekannten radialen Offset Crr. Under approach the speed of light as the propagation speed of the received signals of the unknown time offset t is 0 * - t 0 at a fixed ratio to a corresponding unknown radial offset Crr. Für jeden Satelliten SA werden aus den momentanen Positionen x i , y i , z i der Satelliten SA und der Zeitinformation t i Pseudoradien, dh die um den unbekannten individuellen Zeitoffset bzw. den entsprechenden radialen Offset Crr verlängerten eigentlichen Radien bzw. Entfernungen ρ i bestimmt, wobei der Erdradius r als bekannt angenommen wird. For each satellite SA are derived from the current positions x i, y i, z i of the satellite SA and the time information t i pseudo radii, ie, the individual for the unknown time offset or the corresponding radial offset Crr ρ extended actual radii or distances determined i wherein the earth's radius r is assumed to be known. Daraus folgt für die Empfangsdaten des Absolutankunftszeitsystems ATOA das Gleichungssystem It follows for the receive data of the absolute arrival time system ATOA the system of equations
    Figure 00200001
    mit ua R A als Matrize der gemessenen bzw. aus Empfangsdaten abgeleiteten Zeitinformation t i bestimmten Entfernungen ρ i bzw. bekannten Positionskoordinaten x i , y i , z i der einzelnen Satelliten SA relativ zu der Basisstation BS, M A als Messsensitivitätsmatrize (Measurement Sensitivity Matrix) bzw. Berechnungsmatrize und U Ap als Radius bzw. zu bestimmender Position X, Y, Z der GPS-Empfangsstation, welche in der Messvorrichtung BS integriert oder an dieser angeschlossen ist. with, inter alia, R A as a template of the measured or derived from received data time information t i determined distances ρ i and known position coordinates x i, y i, z i of the single satellite SA with respect to the base station BS, M A (as Messsensitivitätsmatrize Measurement Sensitivity matrix ) or Berechnungsmatrize and U Ap as radius or to be determined position X, Y, Z of the GPS receiving station which is integrated in the measuring device BS or connected to this. Der Laufindex wird dabei auf i = 1, 2, ..., N gesetzt. The running index is set to i = 1, 2, ..., N. Die einzelnen Größen in räumlicher Relation sind auch The individual sizes in spatial relation are also 2 2 anschaulich entnehmbar. vividly removed.
  • [0049]
    Unbekannt sind in diesem Gleichungssystem die zu bestimmende Position X, Y, Z der Messvorrichtung BS und der radiale Offset Crr, welcher sich aus dem unbekannten Zeitoffset t 0 * – t 0 zwischen der Uhrzeit t 0 * in der Messvorrichtung BS und der Uhrzeit t 0 in den Satelliten ergibt. Are unknown in this system of equations to be determined position X, Y, Z of the measurement device BS and the radial offset Crr which t from the unknown time offset 0 * - t 0 between the time t 0 * in the measuring device BS and the time t 0 results in the satellites.
  • [0050]
    Gemäß der beispielhaften Anordnung nach According to the exemplary arrangement according to 1 1 mit nur N = 2 empfangbaren Satelliten SA und somit nur i = 2 verwendbaren Sätzen aus Positionskoordinaten (x 1 , y 1 , z 1 ), (x 1 , y 2 , z 2 ) und abgeleitete Radien bzw. Entfernungen ρ 1 , ρ 2 lässt sich aus dieser Formel die momentane räumliche bestimmender Position X, Y, Z der GPS-Empfangsstation jedoch noch nicht bestimmen. with only N = 2 receivable satellite SA and thus only i = 2 usable sets of position coordinates (x 1, y 1, z 1) (z 2 x 1, y 2,) and deduced radii or distances ρ 1 ρ, 2 however, can be calculated from this formula, the current spatial position determining X, Y, Z of the GPS receiving station not yet determined.
  • [0051]
    Für die Transponder T des Rundlaufzeitsystems RTOF lässt sich verfahrensgemäß analog unter fortlaufender Nummerierung der beteiligten Einheiten ein entsprechendes Gleichungssystem aufstellen. For transponder T of the run-time system RTOF can be moved according to up analogously sequential numbering of the entities involved a corresponding system of equations. Dabei gilt Where
    Figure 00210001
    mit ua R R als Matrize der gemessenen bzw. aus Empfangsdaten erhaltenen Positionskoordinaten x i , y i , z i und aus der bestimmten Zeitinformation t i berechneten Entfernungen ρ i der Basisstation BS relativ zu den einzelnen Transpondern T, M R als Berechnungsmatrize und U Rp als Radius bzw. zu bestimmender Position X, Y, Z der Messvorrichtung BS. with, inter alia, R R as a template of the measured or obtained from the received data the position coordinates x i, y i, z i and from the determined time information t i calculated distances ρ i the base station BS with respect to the individual transponders T, M R as Berechnungsmatrize and U Rp as a radius or to be determined position X, Y, Z of the measurement device BS. Der Laufindex wird dabei auf i = N+1, N+2,..., M gesetzt. The running index is set to i = N + 1, N + 2, ..., M.
  • [0052]
    Das Gleichungssystem beinhaltet keinen Zeitoffset, da die Entfernungsmessung beim Rundlaufzeitsystem RTOF "hin und zurück", also absolut erfolgt. The system of equations does not include a time offset as the distance measurement in the run-time system RTOF "back and forth" so absolutely done. Ggf. Possibly. wird ein konstanter Zeitversatz berücksichtigt, welcher durch eine Datenverarbeitung als Antwortzeit in den Transpondern T entstehen kann. a constant time offset is taken into account, which may occur in the transponders T by a data processing as the response time.
  • [0053]
    Gemäß der beispielhaften Anordnung nach According to the exemplary arrangement according to 1 1 mit ebenfalls nur N = 2 seitens der Messvorrichtung BS empfangbaren Transpondern T und somit nur i = 2 bestimmbaren Sätzen aus Positionskoordinaten (x N+1 , y N+1 , z N+1 ), (x N+2 , y N+2 , z N+2 ) bzw. abgeleitete Entfernungen ρ N+1 , ρ N+2 lässt sich aus dieser Formel die momentane räumliche Empfängerposition X, Y, Z der GPS-Empfangsstation jedoch ebenfalls noch nicht bestimmen. also with only N = 2 the part of the measuring device BS receivable transponders T, and thus only i = 2 determinable sets of position coordinates (x N + 1, y N + 1, z N + 1), (x N + 2, y N + 2 , z and distances derived N + 2) ρ N + 1, N + ρ 2 can be the instantaneous spatial receiver position X, Y, Z of the GPS receiving station, however, also not be determined from this formula.
  • [0054]
    Um ein einheitliches Gleichungssystem zur direkten Lösung zu bekommen, wird dieses Gleichungssystem (2) um einen fiktiven radialen Offset Crr ergänzt und in der Berechnungsmatrize MR eine weitere Spalte eingeführt. In order to obtain a unified equation system for the direct solution of this equation system (2) is added to a notional radial offset Crr and introduced a further column in the Berechnungsmatrize MR. Der fiktive radiale Offset Crr entspricht funktionell dem radialen Offset Crr, welcher sich gemäß Gleichung (1) aus dem unbekannten Zeitoffset t 0 * – t 0 zwischen der Uhrzeit t 0 * in der Messvorrichtung BS und der Uhrzeit t 0 in den Satelliten ergibt. The notional radial offset Crr functionally equivalent to the radial offset Crr which according to equation (1) from the unknown time offset t 0 * - t 0 between the time t 0 * results in the measurement apparatus BS and the time t 0 in the satellite. Da beim Rundlaufzeitsystem RTOF jedoch keine zueinander verschiedenen Uhren verwendet werden, kann der fiktive räumliche Offset Crr als Null oder zumindest als bekannte Konstante angenommen werden. However, since no mutually different clocks are used in the run-time system RTOF, the fictitious spatial offset Crr can be assumed to be zero or at least as a known constant. Insbesondere im ersten Fall werden daher die Werte dieser weiteren Spalte gleich Null gesetzt. Therefore, especially in the first case, the values ​​of these other column are set to zero. Damit erhält man: This yields:
    Figure 00220001
  • [0055]
    Dadurch wird eine Kombination der beiden Matrizengleichungen (1), (3) und somit eine direkte kombinierte Datenverarbeitung der Empfangsdaten beider Systeme, ATOA und RTOF, ermöglicht, indem die Zeilen der Daten der beiden Systeme einfach unter fortlaufender Nummerierung des Laufindexes i = 1, 2,..., N, N+1, N+2,..., M gemäß vorstehendem Schema untereinander geschrieben werden. Thereby, a combination of the two matrix equations (1), (3) and thus a direct combined data processing of the received data from both systems, ATOA and RTOF, allows by simply sequential numbering of the running index, the rows of the data of the two systems i = 1, 2 , N, N + 1, N + 2, ..., M according to the above scheme with each other are written ....
  • Figure 00230001
  • [0056]
    Dieses Gleichungssystem ermöglicht jetzt die direkte Positionsbestimmung mittels der Empfangsdaten aus allen gemessenen Satelliten SA und Transpondern T. Prinzipiell werden dabei immer 4 beteiligte Einheiten benötigt, um die Position X, Y, Z und den fiktiven räumlichen Offset Crr bzw. den Zeitoffset t 0 * – t 0 der Messvorrichtung BS zu schätzen. This equation system now allows the direct position determination by means of the receiving data from all measured satellite SA and transponders T. In principle always 4 involved units are thereby required to the position X, Y, Z and the fictitious spatial offset Crr and the time offset t 0 * - 0 to value t of the measuring device BS. Sind keine Satelliten SA bzw. GPS-Einheiten beteiligt, so kann nur die Position X, Y, Z geschätzt werden und nicht der Zeitoffset t 0 * – t 0 . If no satellite SA and GPS units involved, only the position X, Y, Z are estimated and not the time offset can t 0 * - t 0th Werden mehr als 4 Einheiten vermessen, dann ist das Gleichungssystem überbestimmt und kann mit den für sich bekannten Mitteln zur Lösung überbestimmter Gleichungssysteme ausgewertet werden. If more than four items measured, then the system of equations is overdetermined and can be evaluated with the known per se means for solving overdetermined systems of equations.
  • [0057]
    Vorteilhaft lässt sich mittels einer solchen Verfahrensweise die absolute zu bestimmende Position X, Y, Z der Basisstation BS mit der integrierten oder daran angeschlossenen GPS-Empfangsstation mit unterschiedlichen Kombinationen bestimmen. Advantageously, the absolute position to be determined X, Y, Z of the base station BS with the built-in or connected thereto GPS reception station can be determined with different combinations by means of such a procedure. Möglich sind neben der vorstehend beschriebenen Kombination von Empfangsdaten aus 2 Sendestationen bzw. Satelliten SA des Absolutankunftszeitsystems ATOA und 2 Sendestationen bzw. Transpondern T des Rundlaufzeitsystems RTOF insbesondere auch Kombination von Empfangsdaten aus einer Sendestation des Absolutankunftszeitsystems ATOA und 3 Sendestationen des Rundlaufzeitsystems RTOF, Kombination von Empfangsdaten aus 3 Sendestationen des Absolutankunftszeitsystems ATOA und einer Sendestation des Rundlaufzeitsystems RTOF. are possible in addition to the above-described combination of received data from two transmitting stations or satellite SA of the absolute arrival time system ATOA and 2 transmitting stations and transponders T of the run-time system RTOF particular combination of received data from a transmitting station of the absolute arrival time system ATOA and 3 transmitting stations of the round trip time system RTOF, combination of received data 3 transmitting stations of the absolute arrival time system ATOA and a transmitting station of the round trip time RTOF system.
  • [0058]
    Besonders vorteilhaft ist dabei die nahtlose Fusion der entsprechenden Daten. It is particularly advantageous seamless fusion of the corresponding data. Dadurch kann neben der Verbesserung der Ausleuchtung ein nahtloser Übergang zwischen zB GPS und LPS erfolgen, indem je nach Sichtbarkeit zuerst einzelne Einheiten des anderen Systems mit einbezogen werden, dann eine höhere Anzahl und am Ende keine Einheiten des anderen Systems mehr. This is a seamless transition between eg GPS and LPS can be done in addition to improving illumination by first individual units of the other system to be included, depending on the visibility, then a greater number and at the end no units of the other system more. Dadurch wird der bisherige technische Aufwand einer schwellwertgestützten Umschaltung zwischen GPS und LPS vermieden und zudem die Genauigkeit im Übergangsbereich erhöht. Thus, the previous technical effort of schwellwertgestützten switching between GPS and LPS is avoided and also increases the accuracy in the transition area.
  • [0059]
    Nach der Bestimmung der zu bestimmenden Position (X, Y, Z) aus allen beteiligten Einheiten kann auch die Geschwindigkeit v = v(X, Y, Z) des Objektes, dh der Messvorrichtung BS, direkt aus allen beteiligten Einheiten bestimmt werden. After determining the position to be determined (X, Y, Z) from all the participating units, the velocity v = v (X, Y, Z) of the object, that is, the measuring device BS, be determined directly from all the participating units. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass sich die N Satelliten mit bekannter Geschwindigkeit relativ zur Erde bewegen, die MN lokalen Einheiten bzw. Transponder dagegen ortsfest sind. It should be noted that the N satellites at a known rate move relative to the earth, however, are stationary MN local units or transponders. Es gilt also It is therefore necessary
    Figure 00240001
  • [0060]
    Zudem wird eine Radialgeschwindigkeit v ρ i , i.=1..M für die N Satelliten und die MN RTOF-Einheiten gemessen, zB über den Dopplereffekt oder über eine numerische Ableitung der Ortspositionen. In addition, a radial velocity v ρ i, i. = 1..M is measured for the N satellites and the MN RTOF units, for example, on the Doppler effect or on a numerical derivative of the local positions. Erweitert man das bestehende Model gemäß Gleichung (1) analog zur vorherigen Entfernungsmessung, so folgt Extending the existing model according to equation (1) in analogy to previous distance measurement, as follows
    Figure 00250001
  • [0061]
    Wie zuvor kann man den Geschwindigkeitsvektor durch Lösen des Gleichungssystems ermitteln. As before, you can determine the velocity vector by solving the system of equations. Falls mehr als 3 Einheiten beigetragen haben, ist das Gleichungssystem überbestimmt und mit den bekannten Methoden auszuwerten. If more than three units contributed, the system of equations is overdetermined and evaluated with the known methods.
  • [0062]
    Üblicherweise erfolgt die Auswertung der einzelnen Messungen über eine Kalmanfilterung. Usually, the evaluation of the individual measurements over a Kalman filtering is done. Dabei läßt sich die Berechnungsmatrize MA des Absolutankunftszeitsystems ATOA Systems wie vorher gezeigt um die Gleichungen des Rundlaufzeitsystems RTOF erweitern und man erhält folgende Matrize: Here, the Berechnungsmatrize MA of the absolute arrival time system ATOA system as previously shown can extend the equations of the run-time system RTOF and we obtain the following matrix:
    Figure 00250002
    mit h als Koeffizienten von H als Beobachtermatrix (engl. measurement sensitivity matrix). with h as coefficients of H observer matrix (engl. measurement sensitivity matrix).
  • [0063]
    Werden weitere Spalten zB bzgl. der Uhrendrift des Absolutankunftszeitsystems ATOA eingeführt, so sind diese für die Transponder T des Rundlaufzeitsystems RTOF in der entsprechenden Spalte auf 0 zu setzten. Additional columns are for example related to. The clock drift of the absolute arrival time system ATOA introduced, they must be translated to 0 for the transponder T of the run-time system RTOF in the corresponding column. Ansonsten ist mit dem Aufstellen der Matrize H gemäß Gleichung (7) die Integration der Transponder T des Rundlaufzeitsystems RTOF in den Kalmanfilter-Prozess des Absolutankunftszeitsystems ATOA abgeschlossen und der Kalmanfilter kann konventionell berechnet werden. Otherwise, the integration of the transponder T of the run-time system RTOF is finished in the Kalman filter process of the absolute arrival time system ATOA with setting up the matrix H according to equation (7) and the Kalman filter can be calculated conventionally. Dabei kann die Aktualisierung des Kalmanfilters sequentiell erfolgen. The updating of the Kalman filter can be carried out sequentially. Somit können die Werte einzelner Satelliten SA oder bodengestützter 1D-Messungen sofort mit berücksichtigt werden. Thus, the values ​​of individual satellites or ground-based SA 1D measurements can be immediately taken into account. Entsprechende Korrekturwerte zB für differential GPS in Matrizenform für GPS-Daten werden dann analog um 0 Werte bei den lokalen Positionierungsdaten erweitert. Corresponding correction values, eg for differential GPS in matrix form for GPS data is then similarly extended to 0 values ​​at the local positioning data.
  • [0064]
    Dieses Verfahren setzt voraus, dass die Position der zusätzlichen RTOF-Wegmarken im Empfänger, dh in der Messvorrichtung BS bekannt sind. This procedure assumes that the position of the additional RTOF-milestones in the receiver, that are known in the measuring device BS. Eine mögliche Form besteht darin, dass die Koordinaten der RTOF-Wegmarken in einer Datei zusammengestellt werden und bei der Produktion oder später vom Anwender über zB eine weitere Schnittstelle IF3 ( A possible form is that the coordinates of the RTOF-landmarks are compiled in a file and in the production or later by the user, for example via a further interface IF3 ( 1 1 ) auf die Messvorrichtung BS als dem beispielhaften Empfänger gespielt werden. ) Are played at the measuring device BS as the exemplary receiver. Dies ist jedoch bezüglich der Flexibilität nachteilig, da für jeden neu angebrachten Transponder T eine entsprechende neue Datei im System hinterlegt werden muss. However, this is disadvantageous in terms of flexibility, since a corresponding new file must be stored in the system for each newly installed transponders T. Vorteilhaft ist daher, die Montageposition des Transponders T im Transponder T selbst zu hinterlegen. It is therefore advantageous to deposit the mounting position of the transponder T in the transponder T itself. Kommt ein geeigneter Empfänger in die Nähe, so übermittelt der Transponder T entweder per "Broadcast" oder nach Empfang einer entsprechenden Präambel seine Position per Funk an den Empfänger. If a suitable receiver in the vicinity of, the transponder T transmits its position via radio to the receiver either by "Broadcast" or after receipt of a corresponding preamble. Diese verwendet der Empfänger dann zusammen mit dem von ihm ermittelten Abstand zur Positionsbestimmung. This receiver then used together with the distance determined by it to determine the position. Die Ausführung der Funkverbindung kann dabei entweder über weitere, bekannte Verfahren, zB WLAN, ZigBEE, oder über Einprägung der Information in das Signal zur Entfernungsmessung erfolgen. The design of the radio link can be carried out either by other known methods such as WiFi, ZigBee, or imprint of the information in the signal for distance measurement. Das Protokoll ist frei wählbar, zB an entsprechende GPS-Protokolle angelehnt oder proprietär. The protocol is freely selectable, eg similar to corresponding GPS protocols or proprietary.
  • [0065]
    Die Koordinaten der Transponder T sind vorteilhafterweise direkt in xyz-Koordinaten abgelegt um eine Transformation zu vermeiden. The coordinates of the transponder T are advantageously stored directly in xyz-coordinate in order to avoid transformation.
  • [0066]
    Als Ausführungsformen des Systems können als lokale Rundlaufzeitsysteme RTOF zB Funkortungsverfahren nach As embodiments of the system can search for the local round-trip time RTOF systems such as radio positioning method DE 100 32 822 A1 DE 100 32 822 A1 oder or DE 101 55 251 A1 DE 101 55 251 A1 für phasenkohärente Verfahrensweise verwendet werden. be used for phase-coherent procedure. Wenn Teile des RTOF innerhalb von Gebäuden angebracht werden, ist die Verwendung besonders breitbandiger Rundlaufzeitsysteme RTOF gemäß UWB-Vorgaben vorteilhaft. If parts of the RTOF be installed within buildings, the use of particularly broad-band circular runtime systems RTOF according to UWB regulations is advantageous.
  • [0067]
    3 3 zeigt beispielhaft einen Ausschnitt aus dem Speicher S sowie die Belegung einzelner der Speicherbereiche S1, S2, Sk, St, um ein derartiges Verfahren zur Positionsbestimmung mittels einer solchen Messvorrichtung BS umzusetzen. by way of example shows a section of the memory and the assignment of individual S of the memory areas S1, S2, Sk, St to implement such a method for determining the position by means of such a measuring device BS. Wie bereits anhand As already explained 1 1 grob skizziert, wird für die Daten des Absolut-Ankunftszeitsystems ATOA bzw. für deren Verarbeitung mit unter anderem einer Matrizen-Invertierung zusätzlich zu den räumlichen Daten x i , y i , z i , ρ i und dem Erdradius r eine zeitabhängige Komponente als räumlicher Offset o i bereitgestellt, welcher dem Zeit-Offset zwischen den Zeitsystemen der Satelliten SA und der Messvorrichtung BS entspricht. roughly outlined, is for the data of the absolute time of arrival system ATOA or for their processing with, inter alia, a matrix inversion in addition to the spatial data x i, y i, z i, ρ i and the radius of the earth r a time-dependent component as a spatial offset o i provided which corresponds to the time offset between the time system of the satellite SA and the measuring device BS. Da der Zeit-Offset zwischen der Uhr CLK* in der Messvorrichtung BS und den Atomuhren CLK in allen empfangbaren der Satelliten SA stets gleich ist, sind die individuellen räumlichen Offset-Werte o i mit dem Wert 1 belegbar. Since the time offset between the clock CLK * in the measuring device BS and the atomic clocks CLK in all receivable satellite SA is always the same, the individual spatial offset values o i can be assigned with the value. 1 Die Speicherbereiche für den laufzeitunabhängigen zeitabhängigen Offset-Wert der einzelnen Datensätze des Rundlauf-Zeitsystems RTOF werden mit dem Wert 0 vorbelegt, da ein derartiger Offset nicht zu berücksichtigen ist. The memory areas for the term of independent time-dependent offset value of each record of the run-time system RTOF are pre-assigned the value 0, because such offset is not taken into account. Natürlich sind außerdem entsprechende Speicherplätze für die zu bestimmende Position X, Y, Z und den für die Berechnung der Satellitensignale erforderlichen Zeit-Offset bzw. den diesem entsprechenden räumlichen Offset Crr vorgesehen. Of course, further appropriate memory locations for the position to be determined X, Y, Z and required for the calculation of the satellite signals and the time offset corresponding thereto spatial offset Crr are provided. Mit anderen Worten werden zur gemeinsamen Auswertung von Daten des Rundlauf-Zeitsystems RTOF und des Absolut-Ankunftszeitsystems ATOA den Daten des Rundlauf-Zeitsystems zusätzliche Speicherbereiche für einen fiktiven zeitabhängigen Offset o* i zugewiesen. In other words are assigned o * i additional memory areas for a fictitious time-dependent offset ATOA the data of the run-time system for the joint evaluation of data of the run-time system RTOF and the absolute time of arrival system. Dies ermöglicht die Einbindung in ein Verfahren zur Matrizen-Invertierung, welches in ansonsten üblicher Art und Weise die zu bestimmende Position X, Y, Z bestimmt. This allows the incorporation in a process for the matrices inversion, which determines in otherwise conventional manner, the position to be determined X, Y, Z.
  • RTOF RTOF
    Rundlaufzeitsystem Run-time system
    T T
    Sende- und Empfangseinrichtung, insbesondere Transponder des RTOF als eine erste Gruppe von Messeinrichtungen Transmitting and receiving device, in particular transponder of the RTOF as a first group of measuring devices
    x i , y i , z i , i = N+1, N+2,..., M x i, y i, z i, i = N + 1, N + 2, ..., M
    erste räumliche Positionskoordinaten first spatial position coordinates
    t i , i = N+1, N+2,..., M t i, i = N + 1, N + 2, ..., M
    Zeitinformation einer Rundlaufzeit Time information of a round-trip time
    o i * o i *
    von der Rundlaufzeit unabhängiger zeitabhängiger Offset from the round trip time independent time-dependent offset
    ρ i , x i , y i , z i ∀i = N+1,... M ρ i, x i, y i, z i ∀ i = N + 1, ... M
    Entfernung BS zu T Distance BS to T
    CLK* CLK *
    Uhr in ES Pm in ES
    R R R R
    Matrize der Positionskoordinaten x i , y i , z i und Entfernungen ρ i der T Die of position coordinates x i, y i, z i and distances ρ i the T
    M R M R
    Berechnungsmatrize Berechnungsmatrize
    U Rp U Rp
    Vektor der zu bestimmenden Position X, Y, Z ohne zeitabhängigem Offset Vector of the position to be determined X, Y, Z without time-dependent offset
    ATOA ATOA
    Absolutankunftszeitsystem Absolutely arrival time system
    SA SA
    Sendeeinrichtung, insbesondere Satellit des ATOA als eine zweite Gruppe von Messeinrichtungen Transmitting means, in particular satellite of ATOA as a second group of measuring devices
    x i , y i , z i , i = 1, 2,..., N x i, y i, z i, i = 1, 2, ..., N
    zweite räumliche Positionskoordinaten second spatial position coordinates
    t i , i = 1, 2,..., N t i, i = 1, 2, ..., N
    Zeitinformation einer Sendezeit Time information of a broadcast time
    t 0 * – t 0 t 0 * - t 0
    Zeitoffset zwischen SA und ES Time offset between SA and ES
    Crr, o i Crr, o i
    räumlicher radialer Offset entsprechend dem Zeitoffset spatial radial offset corresponding to the time offset
    CLK CLK
    Atomuhr in SA Atomic clock in SA
    ρ i , x i , y i , z i ∀i = 1, 2,... N ρ i, x i, y i, z i ∀ i = 1, 2, ... N
    Entfernung ES zu SA Distance to ES SA
    R A R A
    Matrize aus Entfernungen ρ i und Positionskoordinaten x i , y i , z i der SA Die from distances ρ i and position coordinates x i, y i, z i SA
    M A M A
    Berechnungsmatrize Berechnungsmatrize
    U Ap U Ap
    Vektor der zu bestimmenden Position X, Y, Z und des Offsets Crr Vector of the position to be determined X, Y, Z and offset Crr
    i i
    Laufindex i = N+1, N+2,..., M in RTOF Running index i = N + 1, N + 2, ..., M in RTOF
    i i
    Laufindex i = 1, 2,..., N in ATOA Running index i = 1, 2, ..., N in ATOA
    F F
    Fahrzeug vehicle
    G G
    Gebäude building
    BS BS
    Messvorrichtung zur Positions- oder Geschwindigkeitsbestimmung Measuring device for position and velocity determination
    IF1 IF1
    ersten Schnittstelle in BS first interface in BS
    s s
    Signal der Messvorrichtung im Rundlaufzeitsystem Signal of the measuring device in the run-time system
    IF2 IF2
    zweite Schnittstelle in BS second interface in BS
    IF3 IF3
    weitere Schnittstelle in BS Another interface in BS
    C C
    Steuereinrichtung control device
    X, Y, Z X, Y, Z
    zu bestimmende Position der Messvorrichtung BS to be determined position of the measuring device BS
    S S
    Speicher Storage
    S1 S1
    erster Speicherbereich für RTOF-Daten first memory area for data RTOF
    S2 S2
    zweiter Speicherbereich für ATOA-Daten second memory area for data ATOA
    Sk sk
    Positionsspeicherbereich zum Speichern von Daten der zu bestimmenden Position Position memory area for storing data of the position to be determined
    L L
    Lichtmast light tower
    VC VC
    Containerfahrzeug container transport
    v = v(X, Y, Z) v = v (X, Y, Z)
    Geschwindigkeit von BS Speed ​​of BS
    v ρ i , i. v ρ i, i. = 1..M = 1..M
    Radialgeschwindigkeit von BS Radial velocity of BS
    h H
    Koeffizienten der Beobachtermatrix Coefficients of the observer matrix
    H H
    Beobachtermatrix ("Measurement sensitivity matrix") Observers matrix ( "Measurement sensitivity matrix")

Claims (18)

  1. Messvorrichtung (BS) zur Positions- oder Geschwindigkeitsbestimmung mit – einer ersten Schnittstelle (IF1) zum Aussenden eines Signals (s) zu zumindest einer Empfangs- und Sendeeinrichtung (T) einer ersten Gruppe von Messeinrichtungen eines Rundlaufzeitsystems (RTOF), – einer Steuereinrichtung (C) zum Bestimmen der zu bestimmenden Position (X, Y, Z) der Messvorrichtung (BS) und – einem Speicher (S) mit einem ersten Speicherbereich (S1) zum Speichern erster räumlicher Positionskoordinaten (x i , y i , z i , i = N+1, N+2,..., M) und einem Positionsspeicherbereich (Sk) zum Speichern von Daten der zu bestimmenden Position (X, Y, Z), – wobei die zumindest eine Empfangs- und Sendeeinrichtung (T) ausgestaltet oder gesteuert ist zum Zurücksenden eines weiteren Signals zu der Messvorrichtung (BS) nach Empfang des Signals (s) und – wobei in der Messvorrichtung (BS) zum Bestimmen der Position (X, Y, Z) der Messvorrichtung (BS) räumliche Positionskoordinaten (x i , y i , z i , i = N+1 Measuring device (BS) for position and speed determination with - a first interface (IF1) for sending a signal (s) to at least one receiving and transmitting device (T) of a first group of measurement devices of a run-time system (RTOF), - (a control means C ) for determining the (position to be determined x, Y, Z) of the measuring device (BS), and - a memory (S) having a first memory area (S1) (for storing first spatial position coordinates x i, y i, z i, i = N + 1, N + 2, ..., M) and a position storage area (Sk) for storing data of the (position to be determined X, Y, Z), - wherein the at least one receiving and transmitting means (T) designed or controlled is to send back a further signal to the measuring apparatus (BS) after receiving the signal (s), and - wherein in the measuring apparatus (BS) for determining the position (x, Y, Z) of the measuring device (BS) spatial position coordinates (x i , y i, z i, i = N + 1 , N+2,..., M) der Empfangs- und Sendeeinrichtung (T) und eine Zeitinformation (t i etc., i = N+1, N+2,..., M) einer Rundlaufzeit bekannt sind oder bestimmbar sind, dadurch gekennzeichnet , dass – die Messvorrichtung (BS) zur Positions- oder Geschwindigkeitsbestimmung – eine zweite Schnittstelle (IF2) zum Empfangen eines Signals mit einer Zeitinformation (t i etc., i = 1, 2,..., N) von zumindest einer Sendeeinrichtung (SA) einer zweiten Gruppe von Messeinrichtungen (SA) eines Absolutankunftszeitsystems (ATOA) zur Positions- oder Geschwindigkeitsbestimmung, – einen zweiten Speicherbereich (S2) zum Speichern jeweils zweiter räumlicher Positionskoordinaten (x i , y i , z i , i = 1, 2,..., N) der zumindest einen zweiten Messeinrichtung (SA) und jeweils einer zeitabhängigen Größe (o i ) entsprechend einem Zeitoffset (t 0 * – t 0 ) der Zeitsysteme zwischen der zumindest einen zweiten Messeinrichtung (SA) und der Messvorrichtung (BS) und – einen weiteren Speicherbereich () zum Sp , N + 2,, M) of the receiving and transmitting means (T) and time information (t i, etc., i = N + 1, N + 2,, M) are known a round trip time ... ... or determinable are characterized in that - the measuring device (BS) for position and speed determination - a second interface (IF2) for receiving a signal with time information (t i, etc., i = 1, 2, ..., N) of at least one transmitting device (SA) of a second group of measuring devices (SA) of an absolute time of arrival system (ATOA) for position and speed determination, - a second memory area (S2) for storing each second spatial position coordinates (x i, y i, z i, i = 1, 2, ..., N) of the at least one second measurement device (SA) and in each case a time-dependent variable (o i) corresponding to a time offset (t 0 * - t 0) of the time system between the at least a second measuring device (SA), and the measuring device (BS), and - a further memory area () for Sp eichern zumindest einer zeitabhängigen weiteren Größe (o* i ), welche den ersten räumlichen Positionskoordinaten (x i , y i , z i , i = N+1, N+2, M) zugeordnet und von der Rundlaufzeit unabhängig ist, wobei – die Steuereinrichtung (C) ausgestaltet oder steuerbar ist zum Bestimmen der zu bestimmenden Position (X, Y, Z) mittels sowohl der ersten als auch zweiten räumlichen Positionskoordinaten (x i , y i , z i , i = 1, 2,..., N, N+1,..., M) unter Verwendung der zumindest einen zeitabhängigen Größe (o i ) und der zumindest einen zeitabhängigen weiteren Größe (o* i ). assigned eichern at least one time-dependent further size (o * i) connecting the first spatial position coordinates (x i, y i, z i, i = N + 1, N + 2, M) and is independent of the round-trip time, wherein - the designed or controllable control means (C) for determining the position to be determined (x, Y, Z) by means of both the first and second spatial position coordinates (x i, y i, z i, i = 1, 2, ..., N, N + 1, ..., M) using the at least one time-dependent size (o i) and the at least one further time-dependent variable (o * i).
  2. Messvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die zweite Schnittstelle (IF2) als GPS-, GLONASS- oder Galileo-Schnittstelle ausgestaltet ist. Measuring device is designed according to claim 1, wherein said second interface (IF2) as a GPS, GLONASS or Galileo interface.
  3. Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die erste Schnittstelle (IF1) zum Aussenden des Signals (s) und zum Empfangen eines zu dem Signal (s) quasi-phasenkohärenten Signals als Antwort auf das Signal (s) ausgestaltet ist. Measuring device is designed according to claim 1 or 2, wherein said first interface (IF1) for sending out the signal (s) and for receiving a signal to the (s) quasi-phase-coherent signal in response to the signal (s).
  4. Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die erste Schnittstelle (IF1) als eine Synchronisationseinheit ausgebildet ist zum Durchführen eines Verfahrens zur Kurzzeitsynchronisation von Zeit und Frequenz. Measuring device according to claim 1 or 2, wherein said first interface (IF1) is formed as a synchronization unit for performing a method for high speed synchronization of time and frequency.
  5. Verfahren zur Positions- oder Geschwindigkeitsbestimmung unter Ausnutzung von Signalen, welche einerseits von zumindest einer Empfangs- und Sendeeinrichtung (T) eines Rundlaufzeitsystems (RTOF) und andererseits von zumindest einer Sendeeinrichtung (SA) eines Absolutankunftszeitsystems (ATOA) empfangen werden, wobei eine Verarbeitung der empfangenen Signale gemeinsam erfolgt, wobei bekannten räumlichen Positionskoordinaten (x i , y i , z i , i = N+1, N+2, ..., M) der empfangenen Signale von Empfangs- und Sendeeinrichtungen (T) des Rundlaufzeitsystems (RTOF) zusätzlich eine zeitabhängige Größe (o* i ) zugeordnet wird, welche von der Rundlaufzeit unabhängig ist. The method for position and velocity determination taking advantage of signals on the one hand by at least one receiving and transmitting device (T) of a run-time system (RTOF) and on the other hand at least one transmitting device (SA) of an absolute time of arrival system (ATOA) are received, wherein a processing of the received is carried out signals together, said known spatial position coordinates (x i, y i, z i, i = N + 1, N + 2, ..., M) of the received signals from receiving and transmission means (T) of the run-time system (RTOF) In addition, a time-dependent quantity (o * i) is assigned, which is independent of the round-trip time.
  6. Verfahren zur Positions- oder Geschwindigkeitsbestimmung, insbesondere nach Anspruch 5, bei dem – eine Messvorrichtung (BS) ein Signal (s) zu zumindest einer Empfangs- und Sendeeinrichtung (T) mit bekannten ersten räumlichen Positionskoordinaten (x i , y i , z i , i = N+1, N+2, ..., M) einer ersten Gruppe von Messeinrichtungen eines Rundlaufzeitsystems (RTOF) sendet, – die zumindest eine Empfangs- und Sendeeinrichtung (T) nach Empfang des Signals (s) ein weiteres Signal zu der Messvorrichtung (BS) zurücksendet, – mittels zumindest einer Zeitinformation (t i etc., i = N+1, N+2,..., M) aus einer Rundlaufzeit vom Senden des Signals (s) bis zum Empfangen des zurückgesendeten Signals und mittels zumindest einem Satz solcher erster räumlicher Positionskoordinaten (x i , y i , z i , i = N+1, N+2,..., M) eine zu bestimmende Position (X, Y, Z) der Messvorrichtung (BS) bestimmt wird, – von zumindest einer Sendeeinrichtung (SA) einer zweiten Gruppe von Messeinrichtungen eines Absoluta The method for position and velocity determination, in particular according to claim 5, wherein - a measuring device (BS) a signal (s) to at least one receiving and transmitting device (T) with known first spatial position coordinates (x i, y i, z i, i = sends, N + 1, N + 2, ..., M) of a first group of measurement devices of a run-time system (RTOF) - the at least one receiving and transmitting means (T) after receiving the signal (s), a further signal to the measuring device (BS) sends back, - by means of at least one of time information (t i, etc., i = N + 1, N + 2, ..., M) from a round-trip time from the transmission of the signal (s) to receive the returned signal and by means of at least one set of such first spatial position coordinates (x i, y i, z i, i = N + 1, N + 2, ..., M), a to be determined position (x, Y, Z) (the measuring device BS ) is determined, - at least one transmitter device (SA) of a second group of measurement devices of a absolutes nkunftszeitsystems (ATOA) zur Positions- oder Geschwindigkeitsbestimmung ein weiteres Signal mit einer von einem Sendezeitpunkt der zweiten Messeinrichtung (SA) abhängigen Zeitinformation (t i etc., i = 1, 2,..., N) empfangen wird, wobei zusätzlich jeweils zweite räumliche Positionskoordinaten (x i , y i , z i , i = 1, 2,..., N) jeder solcher Sendeeinrichtung (SA) empfangen oder bestimmt werden, – eine zeitabhängige Größe (o i ) entsprechend einem Zeitoffset (t 0 * – t 0 ) von Zeitsystemen der zumindest einen zweiten Sendeeinrichtung (SA) und der Messvorrichtung (BS) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass – den ersten räumlichen Positionskoordinaten (x i , y i , z i , i = N+1, N+2,..., M) zumindest eine von der Rundlaufzeit unabhängige zeitabhängige weitere Größe (o* i ) zugeordnet wird und – die zu bestimmenden Position (X, Y, Z) in einem gemeinsamen Verarbeitungsablauf mittels sowohl der ersten als auch zweiten räumlichen Positionskoordinaten (x i , y i , z i nkunftszeitsystems (ATOA) for position and speed determination, a further signal with one of a transmission time point of the second measuring device (SA) dependent time information (t i, etc., i = 1, 2, ..., N) is received, wherein in addition each second are received or determined spatial position coordinates (x i, y i, z i, i = 1, 2, ..., N) of each of such transmission means (SA), - a time-dependent quantity (o i) corresponding to (a time offset t 0 * - t 0) from time systems of the at least one second transmitting device (SA) and the measuring device (BS) is determined, characterized in that - the first spatial position coordinates (x i, y i, z i, i = N + 1, N + 2, ..., M) at least one independent of the round-trip time time-dependent additional size (o * i) is assigned, and - to be determined position (X, Y, Z) in a common processing flow by means of both the first and second spatial position coordinates (x i, y i, z i , i = 1, 2,..., N, N+1,..., M) unter Verwendung der zumindest einen zeitabhängigen Größe (o 1 ) und der zumindest einen zeitabhängigen weiteren Größe (o* i ) bestimmt wird. , I = 1, 2, ..., N, N + 1, ..., M) i) is determined using the at least one time-dependent variable (o 1) and the at least one further time-dependent variable (o *.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die zumindest eine von der Rundlaufzeit unabhängige zeitabhängige weitere Größe (o* i ) zum Erstellen einer Matrizengleichung zugeordnet wird. The method of claim 6, wherein the at least one independent of the round trip time more time-dependent variable (i o *) is assigned to create a matrix equation.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Matrizengleichung mit einer Berechnungsmatrize (M) mit in entweder einer Zeile oder in einer Spalte (St) insgesamt zumindest vier Werten der zeitabhängigen Größe (o* i ) und der von der Rundlaufzeit unabhängigen zeitabhängigen weiteren Größe (o* i ) erstellt wird. The method of claim 7, wherein the matrix equation with a Berechnungsmatrize (M) in either a row or in a column (St) a total of at least four values of the time dependent variable (o * i) and independent of the round-trip time time-dependent further size (o * i) is created.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem die Matrizengleichung mit einer Berechnungsmatrize (M) Werten der zeitabhängigen Größe (o* i ) gleich dem Wert "1" und mit Werten der von der Rundlaufzeit unabhängigen zeitabhängigen weiteren Größe (o* i ) gleich dem Wert "0" vorbelegt wird. The method of claim 7 or 8, wherein the matrix equation with a Berechnungsmatrize (M) values of the time-dependent variable (o * i) equal to the value "1" and with values of independent from the round trip time time-dependent further size (o * i) is equal to value is pre-assigned "0".
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem ein Gleichungssystem erstellt und gelöst wird gemäß Method according to one of claims 7 to 9, in which created a system of equations and solved, according to
    Figure 00350001
    mit R als Matrize, mit ρ i als gemessener oder abgeleiteter Entfernungen zwischen einerseits der Messvorrichtung (BS) und andererseits der Sendeeinrichtungen (SA) oder der Empfangs- und Sendeeinrichtungen (T), mit x i , y i , z i als Positionskoordinaten der einzelnen Sendeeinrichtungen (SA) oder der Empfangs- und Sendeeinrichtungen (T), mit M als Berechnungsmatrize und mit U p als Vektor der zu bestimmenden Position X, Y, Z, wobei ein Laufindex i für Daten der Sendeeinrichtungen (SA) gesetzt ist gleich 1, 2,..., N und der Laufindex i für Daten der Empfangs- und Sendeeinrichtungen (T) gesetzt ist gleich N+1, N+2,..., M. with R as a template, with ρ i is a measured or derived distances between the one part of the measuring device (BS) and on the other hand, the transmitting means (SA) or the receiving and transmitting means (T), with x i, y i, z i as position coordinates of the individual transmitting means (SA) or the receiving and transmitting means (T), with M as Berechnungsmatrize and U p as a vector of the position to be determined X, Y, Z, with a running index i for data transmission devices (SA) is set equal to 1, 2, ..., N and the running index i for data receiving and transmitting means (T) is set equal to N + 1, N + 2, ..., M.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem eine Geschwindigkeitsbestimmung über Erfassung eines Doppler-Effekts oder eine numerische Ableitung von zumindest zwei bestimmten der zu bestimmenden Positionen (X, Y, Z) durchgeführt wird. A method according to any one of claims 7 to 10, in which a velocity determination on detection of a Doppler effect or a numerical derivative of at least two predetermined positions to be determined (X, Y, Z) is performed.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, bei dem zur Korrektur einer Uhrendrift zwischen den Sendeeinrichtungen (SA) und der Messvorrichtung (BS) weitere zeitabhängige Größen für Daten der Sendeeinrichtungen (SA) mit einem Wert ungleich dem Wert "0" sowie weitere von der Rundlaufzeit unabhängige zeitabhängige Größen für die Daten der Empfangs- und Sendeeinrichtungen (T) mit einem Wert gleich "0" eingeführt und verwendet werden. Method according to one of claims 5 to 10, wherein for correcting a clock drift between the transmitting means (SA) and the measuring device (BS) further time-based parameters for data transmission devices (SA) with a value equal to the value "0" and further by the round trip time are equal introduced independent time-based parameters for the data reception and transmission means (T) having a value "0" and used.
  13. Empfangs- und Sendeeinrichtung (T) als Gegenstation für eine Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 5 bis 12, welche einen Schwingkreis aufweist, der durch das von der Messvorrichtung (BS) empfangene Signal zu einer Schwingung angeregt wird und zumindest zeitweise phasenkohärent zum Erzeugen des zu der Messvorrichtung (BS) zurückzusendenden Signals schwingt. Reception and transmission means (T) as the counter station for a measuring device according to one of claims 1 to 4 or for performing a method according to one of claims 5 to 12, which has a resonant circuit, the signal received by the by the measuring device (BS) to a oscillation is excited and vibrates at least temporarily phase coherent generating of the test apparatus (BS) to be returned signal.
  14. Empfangs- und Sendeeinrichtung (T) als Gegenstation für eine Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 5 bis 12, welche einen Schwingkreis aufweist, der nach einem Empfang des Signals von der Messvorrichtung (BS) ein frequenz- und zeitkorrigiertes Signal für eine Sendung zur Messvorrichtung bereitstellt. Reception and transmission means (T) as the remote station for a measuring device according to one of claims 1 to 4 or for performing a method according to any one of claims 5 to 12, having a resonant circuit, which upon receipt of the signal from the measuring device (BS) frequency and time corrected signal for transmission to the measuring device provides.
  15. Empfangs- und Sendeeinrichtung (T) nach Anspruch 13 oder 14, welche ausgestaltet ist, mit dem zurückzusendenden Signal eine Identifikations-Information und/oder ihre eigenen räumlichen Positions-Koordinaten zurückzusenden. Reception and transmission means (T) according to claim 13 or 14, which is configured to return to the returned signal identification information and / or its own spatial position coordinates.
  16. Messvorrichtung (BS) oder Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, wobei zur Positions- oder Geschwindigkeitsbestimmung weniger als vier Signale von Sendeeinrichtungen (SA) eines Absolut-Ankunftszeitsystems (ATOA) und weniger als drei oder vier Signale einer Empfangs- und Sendeeinrichtung (T) eines Rundlauf-Zeitsystems (RTOF) empfangen und verwendet werden. Measuring device (BS) or method of any preceding claim, wherein the position or speed determination less than four signals from transmitting means (SA) of an absolute time of arrival system (ATOA) and less than three or four signals of a reception and transmission device (T) of a runout received -Zeitsystems (RTOF) and used.
  17. Messvorrichtung (BS) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuereinrichtung (C) zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 5 bis 12 ausgestaltet oder programmiert ist. is measuring apparatus (BS) according to one of claims 1 to 4, wherein the control means (C) for performing a method according to any one of claims 5 to 12 configured or programmed.
  18. Computerprogramm in einer Messvorrichtung nach einem vorstehenden Anspruch zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 5 bis 12. A computer program in a measuring device according to any preceding claim for performing a method according to one of claims 5 to 12th
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