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Die
Erfindung betrifft einen zur Lokalisierung und Identifizierung von
Objekten bestimmten, insbesondere passiven Transponder mit einer
Antenne zur drahtlosen Übertragung eines modulierten Signals an
eine Empfangsstation sowie ein zur Anwendung bei einem solchen Transponder
bestimmtes Arbeitsverfahren.
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Derartige
Transponder sind in der Praxis bereits vielfach und variantenreich
im Einsatz, erfüllen vielfältige Aufgaben und
haben vielfältige Anwendungsfelder. Exemplarisch seien
hier die kontaktlose Chipkarte und elektronische Etiketten genannt. Transponder,
die als Bestandteile eines Autoschlüssels der elektronischen
Wegfahrsperre zugeordnet sind, haben sich bereits weitgehend durchgesetzt. Transponder
dienen der Lokalisierung und Identifizierung von Objekten und werden
beispielsweise zur Diebstahlsicherung oder Ortung des Objekts eingesetzt.
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Hierzu
werden mittels des Transponders Informationen über Funktionen
oder Parameter ausgesendet bzw. ein vom Transponder empfangenes
Signal beantwortet. Die Übertragung der Informationen erfolgt
drahtlos über eine Funkschnittstelle. Ein derartiges berührungsloses
und automatisches Verfahren zur Identifizierung von Objekten wird
auch kurz RFID (= Radio Frequency Identification) genannt.
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Der
Aufbau eines RFID-Transponders, auch als RFID-Tag bezeichnet, sieht
prinzipiell eine Antenne, einen analogen Schaltkreis zum Empfangen
und Senden (Transceiver) sowie einen digitalen Schaltkreis und einen
permanenten Speicher vor. RFID-Tags können über
einen mehrfach beschreibbaren Speicher verfügen, in den
während der Lebensdauer Informationen abgelegt werden können. Nach
Anwendungsgebiet unterscheiden sich auch die sonstigen Kennzahlen
wie z. B. Funkfrequenz, Übertragungsrate, Lebensdauer,
Kosten pro Einheit, Speicherplatz, Lesereichweite und Funktionsumfang.
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Prinzipiell
funktioniert die RFID-Kommunikation folgendermaßen: Das
Lesegerät (Reader) erzeugt ein hochfrequentes elektromagnetisches Wechselfeld,
welches die Antenne des RFID-Transponders empfängt. In
der Antennenspule entsteht, sobald sie in die Nähe des
elektromagnetischen Feldes kommt, Induktionsstrom. Dieser aktiviert
den Mikrochip im RFID-Tag. Durch den induzierten Strom wird bei
passiven Tags zudem ein Kondensator aufgeladen, welcher für
dauerhafte Stromversorgung des Chips sorgt. Dies übernimmt
bei aktiven Tags eine eingebaute Batterie. Ist der Mikrochip einmal
aktiviert, so empfängt er Befehle, die der Reader in sein magnetisches
Feld moduliert. Indem der Tag eine Antwort in das vom Lesegerät
ausgesendete Feld moduliert, sendet er seine Seriennummer oder andere
vom Lesegerät abgefragte Daten.
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Aus
der
DE 10 2006
033 225 A1 ist ein Manipulationserfassungssystem für
Fahrzeugteile bekannt, wobei ein Identifikationschip zur drahtlosen Identifikation
am Fahrzeugteil angebracht ist.
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Aus
der
US 6,898,489 B1 ist
ein Erfassungssystem von Fahrzeugteilen für ein Kraftfahrzeug
bekannt, wobei die Fahrzeugteile als RFID-Tags mit eindeutigen alphanumerischen
Codes gekennzeichnet sind. Die RFID-Tags werden mit einem Steuergerät im
Fahrzeug zusammengeschaltet und ausgewertet.
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Ein
RFID-Transponder wird auch zur Prozesssteuerung in einem Herstellungsprozess
eingesetzt. Der Rohling wird mit einem RFID-Transponder versehen,
welcher alle Informationen über den Prozessverlauf enthält.
An den Stationen im Herstellungsprozess werden diese Informationen
von den Maschinen abgefragt. Je nach Informationsinhalt erfolgt
eine entsprechende Bearbeitung und/oder ein Weiterleiten.
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Ein
Verfahren zur kontaktlosen Kommunikation zwischen einem Transponder
und dessen Lesegerät ist aus der
DE 697 00 590 T2 bekannt.
Basierend auf Rückschlüssen aus dem Abstand zwischen dem
Transponder und dem Transponder-Lesegerät wird dem Lesegerät
in Echtzeit die Information zur Verfügung gestellt, ob
sich der Transponder ausreichend nahe am Lesegerät befindet,
um das Lesen und Beschreiben des Transponders durchführen
zu können.
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Ein
Verfahren gemäß der
DE 10 2006 022 933 A1 ermöglicht
eine hochauflösende Information über den Abstand
zwischen Transponder und Lesegerät mit guter Kennlinienlinearität über
einen weiten Messbereich, indem Messwertsignale unter Einbringung
und Auswertung eines Hilfsträgers erreicht werden, der
um einen Frequenzbetrag um die eigentliche Hauptträgerfrequenz
von vorzugsweise 13,56 MHz herum nach oben und unten verschoben
ist. Die Information über den Abstand zwischen Transponder und
Reader bestimmt die Auswertelektronik anhand der Feldstärke
der Signalantwort. Mit zunehmendem Abstand der Sensoreinheiten verringert
sich die Feldstärke der Signalantwort im Bereich der aktiven
Sensoreinheit, was für eine zuverlässige Abstandsmessung
genutzt werden kann.
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Um
zusätzlich zu der Primärinformation des Abstandes
zwischen Sensoreinheit und Transponder auf der Transponderseite
weitere Messgrößen wie etwa die Temperatur, den
Druck oder die Beschleunigung in der Umgebung des Transponders zu
bestimmen, kann in den Transponder mindestens ein Sensor integriert
werden. Ein Mikroprozessor überführt die von dem
Sensor erfassten Messwerte in eine Signalantwort, die ebenfalls
drahtlos zu der aktiven Sensoreinheit (dem Reader) gelangt, um dort
ausgewertet und ggf. angezeigt zu werden. Dieser zusätzliche
Effekt wird durch die Auswertung des Hilfsträgers erreicht,
der um einen Frequenzbetrag um die eigentliche Hauptträgerfrequenz
herum nach oben und unten verschoben ist. Werden die Informationen der
passiven Sensoreinheit (des Transponders), die neben der Feldstärke
der Signalantwort auch die zusätzlichen Messgrößeninformationen
wie beispielsweise die Temperatur oder den Druck beinhalten, auf zwei
gegenüber der eigentlichen Hauptträgertrequenz
nach oben und unten verschobene Seitenbänder verlagert,
so steigt die systemeigene Störsicherheit signifikant.
Das eigentliche Nutzsignal kann aufgrund des Abstandes zur Hauptträgerfrequenz
vom Trägersignal selbst sehr viel einfacher getrennt werden,
wodurch Beeinträchtigungen der Messergebnisse gering gehalten
werden.
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Die
US 4,481,428 beschreibt
bereits eine Vorrichtung, bei welcher ein Transponder als Frequenzteiler
aufgebaut ist und als Antwortsignal ein Signal mit einer Frequenz
eines Bruchteils der eingestrahlten Grundfrequenz als unmoduliertes
Signal emittiert. Dieses dient dazu, den Transponder innerhalb eines Überwachungsbereichs
der Messstelle zu detektieren.
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Bei
der
DE 37 14 263 C2 ist
ein Code- oder Informationsträger als Transponder aufgebaut.
Er erhält bei Annäherung Energie durch das elektromagnetische
Wechselfeld der Identifizierungseinrichtung und antwortet dann mit
einer sogenannten Lastmodulation. Die Identifizierungseinrichtung
hat zwei Sendeantennen, die gegenphasig betrieben werden. Wenn sich
der Transponder mittig zwischen den beiden Sendeantennen befindet,
hebt sich das elektromagnetische Energiefeld auf und die Datenübertragung
setzt aus.
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In
der
DE 39 16 730 A1 ist
ein Verfahren offenbart, bei dem durch zwei einzelne Sensoren, die
in Quer- und in Fahrtrichtung über einem Leitelement angeordnet
sind, die Position ermittelt wird. Bei dem Leitelement handelt es
sich um einen als Transponder dienenden Informationsträger.
Die dem Sensor zugeordnete Auswerteeinrichtung erfährt
hier ebenfalls, wenn sie mittig über dem Informationsträger
positioniert ist, einen Nulldurchgang in der Amplitude. Bei Abweichungen
von der mittigen Position ergeben sich Amplituden, die je nach Richtung
in Phase oder Gegenphase zum Energiefeld stehen.
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Als
nachteilig erweist es sich bei den bekannten Transpondern, dass
die modulierten Signale einerseits eine sehr gute Identifizierbarkeit
gestatten, zugleich aber die Positionsbestimmung erschwert wird.
Weiterhin erweist sich der hierzu erforderliche Zeitraum als hinderlich,
insbesondere bei bewegten Objekten.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Transponder sowie ein
entsprechendes Arbeitsverfahren zu schaffen, mit dem einerseits
eine hohe Genauigkeit bei der Lokalisierung und Identifizierung,
andererseits eine schnelle Erfassung bei zugleich guter Identifizierbarkeit
des Transponders realisiert wird.
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Die
erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit
einem Transponder gemäß den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den
Unteransprüchen 2 bis 5 zu entnehmen.
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Erfindungsgemäß ist
also ein Transponder vorgesehen, bei dem zusätzlich zu
dem modulierten Signal mittels der Antennen zusätzlich
ein unmoduliertes Signal übertragbar ist. Hierdurch wird
also in überraschend einfacher Weise die Lokalisierung
und Identifizierung mittels des Transponders dadurch verbessert,
dass das zur Positionsbestimmung dienende unmodulierte Signal frei
von einer beim Stand der Technik unvermeidlichen Störung
aufgrund der Modulation ist. Die Auswertung erfolgt somit wesentlich schneller
und weist zudem eine geringe Störanfälligkeit
auf. Insbesondere wird die Amplitude des Messsignals nicht durch
die Modulation gestört, sodass beispielsweise eine durch
Gleichrichtung vorgenommene Bewertung relativ einfach und genau
wird. Auf diese Weise können auch über größere
Entfernungen gute Messgenauigkeiten erzielt werden. Der Aufwand
für die Erzeugung des unmodulierten Signals ist relativ
gering. Die Möglichkeit zur zeitgleichen Erfassung verschiedener
Transponder ist dabei grundsätzlich gegeben.
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Die
Antenne kann eine oder mehrere Messantennen umfassen, wobei verschiedene
Bauformen und Anordnungen in Abhängigkeit der jeweiligen
Anforderungen problemlos realisierbar sind. Als besonders vorteilhaft
erweist es sich auch, wenn dem modulierten Signal eine Datenantenne
und dem unmodulierten Signal eine Messsignalsendeantenne zugeordnet
ist, um so eine an das jeweilige Signal optimal angepasste Antenne
realisieren zu können. Dieser Vorteil erweist sich insbesondere
dann als besonders gewinnbringend, wenn die Frequenzen der Signale weit
auseinander liegen. Bei hohen Frequenzen sind Luftspulen vorteilhaft
einsetzbar, während bei tiefen Frequenzen durch Verwendung
von Ferriten eine kompakte Bauform der Antennen erreicht werden kann.
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Dabei
erweist es sich als besonders praxisgerecht, wenn das modulierte
Signal als Datensignal der Identifizierung und das unmodulierte
Signal als Messsignal der Positionsbestimmung des Transponders dient,
wobei bei Fahrzeugen oder sonstigen beweglichen, insbesondere spurgeführten
Objekten mit einer bevorzugten Bewegungsrichtung die Querabweichung
durch eine Vielzahl paralleler Messsignalsendeantennen festgestellt
wird. Durch einen Vergleich der an diesen Messsignalsendeantennen empfangenen
unmodulierten Signale kann dann in einfacher Weise festgestellt
werden, welche dieser Messsignalsendeantennen den geringsten Abstand zu
der Empfangsstation aufweist.
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Bei
derartigen Fahrzeugen oder spurgeführten Objekten ist oftmals
eine Ortsbestimmung ausreichend, bei der das unmodulierte Signal
der Bestimmung von zumindest zwei Koordinaten im Raum dient, um
so eine vergleichsweise einfache, auf die X- und die Y-Koordinate
beschränkte Signalauswertung zu ermöglichen.
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Eine
weitere ebenfalls besonders praxisrelevante Abwandlung wird dadurch
erreicht, dass der Transponder eine Einrichtung zur Änderung
der Frequenz des unmodulierten Signals gegenüber der Frequenz
eines Energiefeldes einer Energieversorgung aufweist. Das unmodulierte
Signal wird dabei aus dem Energiefeld gewonnen, wobei der Takt für elektronische
Schaltungen, insbesondere integrated circuits (ICs), aus dem Energiefeld
gewonnen wird. Auf diese Weise lassen sich insbesondere ganzzahlige
Teilungsverhältnisse in einfacher Weise realisieren.
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Die
zweitgenannte Aufgabe, ein Arbeitsverfahren zu Anwendung bei dem
Transponder zu schaffen, wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst, dass zusätzlich zu dem modulierten Signal
ein unmoduliertes Signal übertragen wird. Das der Positionsbestimmung
dienende unmodulierte Signal ist somit frei von einer beim Stand
der Technik aufgrund der Modulation unvermeidlichen Störung.
Hierdurch wird zugleich auch eine erheblich beschleunigte Signalauswertung
erreicht, die zudem gegenüber äußeren Störeinflüssen
eine geringe Anfälligkeit aufweist. Insbesondere wird die
Amplitude des Messsignals nicht durch die Modulation gestört.
Das modulierte Signal und das unmodulierte Signal können
dabei auch unabhängig voneinander übertragen werden.
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Besonders
zweckmäßig ist es dabei auch, wenn insbesondere
in einem störungsanfälligen Umfeld das modulierte
Signal zur Identifizierung und das unmodulierte Signal zur Positionsbestimmung
des Transponders genutzt wird. Die Positionsbestimmung des Transponders
kann hierbei in Verbindung gesetzt werden mit der Identifizierung
des Transponders. Es kann in diesem Zusammenhang auch von weiterem
Vorteil sein, wenn eine Qualitätsaussage der Messung von
einer bestimmten Mindestamplitude des modulierten sowie des unmodulierten
Signals abhängig gemacht wird, sodass eine jeweils unzureichende
Signalstärke eines Signals zu einer Unterbrechung bei der
Erfassung des anderen Signals führt. Eine unbeabsichtigte
Auswertung benachbarter Transponder kann somit vermieden werden.
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Dabei
ist es besonders vorteilhaft, wenn die Position des Transponders
durch Kompensation bestimmt wird. Durch eine Ausrichtung der Messsignalsendeantenne
quer zu einer Messantenne in einer Messstelle wird eine Anordnung
erreicht, bei der kein Signal empfangen wird, wenn sich die Messsignalsendeantenne
bzw. der Transponder zentral, insbesondere also in der geometrischen
Mitte unter der Messsignalempfangsantenne befinden. Diese Anordnung
ist beispielsweise geeignet, um mit einer an einem Fahrzeug angeordneten
Empfangsstation die Position relativ zu dem Transponder in der Fahrbahn zuverlässig
zu erfassen. Weiterhin kann die Anordnung auch als Referenzmarke
für einen Wegstreckenzähler genutzt werden, die
bei Verwendung mehrerer Messantennen ein Raster bilden kann. Hierbei
kann jedem unmodulierten Signal genau ein moduliertes Signal zugeordnet
werden.
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Die
Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen
zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon
in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
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Diese
zeigt in
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1 eine
Prinzipdarstellung eines Transponders und einer Empfangsstation;
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2 einen
Signalverlauf der Signalübertragung des Transponders in
einer Diagrammdarstellung;
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3 eine
zur Quererfassung des Transponders bestimmte Empfangsstation;
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4 eine
zur Längserfassung des Transponders bestimmte Empfangsstation;
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5 verschiedene
Signalverläufe in einer Diagrammdarstellung.
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Eine
verbreitete Anwendung für einen erfindungsgemäßen
Transponder ist die Positionierung oder Ortsbestimmung von Fahrzeugen.
Eine solche Anwendung ist in 1 vereinfacht
dargestellt. Weitere Ausführungs- und Gestaltungsformen
sind möglich. Die Empfangsstation 5 befindet sich
unter einem nicht dargestellten Fahrzeug und bewegt sich in Fahrtrichtung 20.
Zur Wegmarkierung befindet sich der Transponder 1 in einer
Fahrbahn 4.
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Der
Transponder 1 besteht aus einem IC und einer Antenne 2, über
die auch die Energie aus einem Transponderleser 6 bzw.
einer Leseantenne 9 empfangen wird. Von der Leseantenne 9 ist
in diesem Beispiel nur eine Luftspule oder eine Ferritspule dargestellt.
In der praktischen Ausführung sind Kondensatoren zur Bildung
von Schwingkreisen, Anpassungsbeschaltungen, Filter, ggf. auch Verstärker usw. üblich,
aber hier zur besseren Übersicht nicht dargestellt.
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Die
Energie wird über den Abstand 10 gekoppelt. Sobald
der Transponder 1 genügend Energie erhalten hat,
kann er seinen internen Code über seine Antenne 2 an
die Leseantenne 9 bzw. den Transponderleser 6 zurücksenden.
Es ist bei dem Transponder 1 auch möglich, von
dem Transponderleser 6 neue Daten zu erhalten und den Transponder 1 so
neu zu beschreiben.
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Der
Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein zusätzliches
unmoduliertes Signal als Messsignal erzeugt und über eine
Messsignalsendeantenne 3 abgestrahlt wird. Wenn für
das Energiefeld beispielsweise die für Transponderanwendungen
oft vorgesehenen 13,56 MHz genutzt werden, kann man durch einfache
ganzzahlige Teilung ein Messsignal von 6,78 MHz oder bei Teilung
durch 128 von ca. 106 MHz erzeugen. Ganzzahlige Teilungen lassen
sich durch ICs relativ leicht durchführen. Der Takt wird
dabei aus der Energiefrequenz gewonnen.
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Von
dem Transponder 1 wird das Messsignal, das durch die Messfeldlinien 11 sehr
vereinfacht dargestellt ist, abgestrahlt und von einer Messantenne 7 sowie
einer Referenzantenne 19 teilweise aufgenommen. Die Messantenne 7 sowie
die Referenzantenne 19 sind um 90° zueinander
gedreht. Mit der Messantenne 7 wird das sog.
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Differenzsignal
D erzeugt. Wenn Messsignalsendeantenne 3 und Messantenne 7 mittig übereinander
stehen, erfolgt eine ausgeglichene, also neutrale Einkoppelung der
Feldlinien 11 in die Messantenne 7. Somit ergibt
sich eine Kompensation in der Messantenne 7, d. h., es
wird effektiv kein Signal empfangen und das Differenzsignal D ist
null. Um zu erkennen, ob sich das Fahrzeug mit der Empfangsstation 5 in
Fahrtrichtung 20 noch vor oder hinter dem Transponder 1 befindet,
kann in dem hier vereinfacht dargestellten zweifachen Empfänger 8,
unter Berücksichtigung der Phasenlage des Messsignals in
der Messantenne 7, in Bezug auf die Phase das sog. Summensignal
S in der Referenzantenne 19 gewonnen werden. Mit der Amplitude
und dem Vorzeichen des Differenzsignals D lässt sich so
bestimmen, wie weit das Fahrzeug in Fahrtrichtung 20 vor
oder bereits hinter dem Transponder 1, also der Referenzmarke,
steht.
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Grundsätzlich
kann die Referenzantenne 19 mit der entsprechenden Phasenauswertung
und dem dazugehörigen Empfänger eingespart werden.
Allerdings wird dann nur der Nulldurchgang des Differenzsignals
D mittig über dem Transponder 1 erkannt. Es fehlt
dann die direkte Aussage, ob das Fahrzeug sich in Fahrtrichtung 20 vor
oder hinter dem Transponder 1 befindet. Dieses lässt
sich in der Regel aber auch aus dem Bewegungsablauf mit anderen
Sensoren erkennen.
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Die
Bildung des Summensignals S hat einen weiteren Vorteil: Schwankungen,
z. B. durch Änderung des Abstands 10, oder Messungen
im Randbereich der Empfangsstation 5 oder allgemeine Feldschwächungen
können durch Bezug der Amplitude des Referenzsignals D
auf die Amplitude des aktuellen Summensignals S, z. B. durch Quotientenbildung,
in dem Auswerter 13 berücksichtigt werden.
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In
der Gestaltung und Anordnung der Messantenne 7 sind viele
Variationen möglich. Auch mit zwei horizontal oder vertikal
angeordneten Messantennen 7, statt einer Messantenne 7 und
einer Referenzantenne 19, lassen sich z. B. durch Subtraktion und
Addition vergleichbare Differenzsignale D und Summensignale S bilden.
Statt Ferritantennen sind auch Luftspulen, ggf. auch Hallelemente
möglich.
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Mit
einem weiteren Aufbau lässt sich nicht nur die Position
in Längsrichtung, also in Fahrtrichtung 20, sondern
auch die Abweichung in Querrichtung über dem Transponder 1 feststellen.
Hierfür wird lediglich mindestens eine weitere Messantenne 7, die
quer zur Fahrtrichtung 20 ausgerichtet ist, mit entsprechendem
Empfänger benötigt.
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Die
Messsignalsendeantenne 3 ist in dem Transponder 1 senkrecht
stehend dargestellt. Prinzipiell kann die Messsignalsendeantenne 3 auch
in Fahrtrichtung oder quer dazu um 90° gedreht sein. Die
Messantenne 7 ist dann in ihrer Ausrichtung entsprechend
anzupassen. Gegebenenfalls ist die Verwendung von zwei oder weiteren
Messantennen 7 vorteilhaft. Zur Bildung eines Summensignals
S muss nicht unbedingt eine Referenzantenne 19 verwendet
werden. Bei geeigneter Anpassung ist es u. U. auch möglich,
die Leseantenne 9 zu beschalten, damit sie einerseits auf
der Frequenz für das Energiefeld, aber andererseits auch
auf der Frequenz für das Messsignal arbeitet. Ggf. sind
für beide Frequenzen entsprechende Resonanzbeschaltungen
zu wählen.
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Das
Summensignal S und das Differenzsignal D zur Auswertung sind in 2 dargestellt.
Wenn sich die Empfangsstation mit der Messantenne über den
Transponder hinwegbewegt, wird bei entsprechender Beschaltung (vgl. 1)
das Summensignal S erzeugt, das direkt über dem Transponder
ein breites Maximum hat. Für die Positionierung ist in
diesem Fall der Nulldurchgang des Differenzsignals D besonders interessant.
Der Nulldurchgang erfolgt, wenn sich die Messantenne mittig über
dem Transponder befindet. Bei Fahrzeugen kann man somit bei Überfahrt
mit dem Nulldurchgang des Differenzsignals D eine Referenz bzw.
ein Rücksetzen von Inkrementalgebern zur Wegstreckenerfassung
am Fahrzeug durchführen. Bei entsprechender Kalibrierung
erhält man mit der Amplitude des Differenzsignals D die Entfernung
in Fahrtrichtung 20 zum Transponder. Zwischen den negativen
und positiven Maxima des Differenzsignals D ist der Kurvenverlauf
eindeutig und somit lässt sich die Position genau feststellen. Insbesondere
im mittleren Bereich ist bei einem Abstand 10 von z. B.
100 mm eine Messwiederholgenauigkeit für die Position von
etwa 1 mm möglich.
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Eine
andere Antennenanordnung ist in 3 dargestellt.
Zu sehen ist die Empfangsstation 5 mit fünf parallel
nebeneinander liegenden Messantennen 7. Alle Messantennen 7 sind über
einen Multiplexempfänger 12 mit dem Auswerter 13 verbunden. Über
den Transponderleser 6 wird über die Leseantenne 9 ein
Energiefeld zur Aktivierung des Transponders 1 abgestrahlt.
Der Transponder 1 befindet sich in der Fahrbahnmitte. Durch
Vergleich der Signale, die über verschiedene Messantennen 7 erfasst wurden,
stellt der Auswerter 13 die Spurabweichung 14,
also den Offset zwischen der Mitte des Transponders 1 und
der Mitte der Anordnung der Messantennen 7 fest. Zur besseren Übersicht
ist der Transponder 1 neben der Empfangsstation 5 dargestellt.
Für eine richtige Funktion muss der Transponder 1 noch in
das Funktionsfeld der Leseantenne 9 bzw. der Messantennen 7 bewegt
werden.
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Bei
relativ schnellen Bewegungsvorgängen bleibt wenig Zeit,
den Transponder 1 auszuwerten. Dieses wird besonders klar,
wenn nicht an allen Messantennen 7 gleichzeitig eine komplette
Auswertung erfolgen kann. Um eine hohe Genauigkeit in der Positionserfassung
zu erzielen, kann es erforderlich sein, dass viele, beispielsweise
mehr als dreißig, Messantennen 7 verwendet werden.
Um den Aufwand in der Auswertung gering zu halten, kann man dann
vorteilhaft die Signalaufbereitung multiplexen. Dies bedeutet aber,
dass man dann entsprechend mehr als dreißig Mal so lang
für die Erfassung der Signale benötigt. Problematisch
ist, dass bei den bisherigen Verfahren, die mit modulierten Signalen
arbeiten, die Auswertung an den einzelnen Messantennen 7 dann
von dem gerade anstehenden Codezustand abhängt. Mit anderen
Worten: Wenn bei der Auswertung einer Messantenne 7 gerade
eine Codefolge von z. B. mehreren aufeinander folgenden Nullen vorliegt
und bei der anderen Messantenne 7 überwiegend
eine Folge von Einsen vorliegt, würde die Auswertung, auch
bei gleichen Positionsabständen, zu unterschiedlichen Aussagen
führen.
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Auch
für die Erfassung der Spurabweichung quer zur Spur sind
diverse Antennenanordnungen möglich. Die Messantennen 7 könnten
z. B. um die Längsachse gedreht werden. Mittig über
dem Transponder 1 würde dann die jeweilige Messantenne 7 ein
Nullsignal anzeigen. Die benachbarten Messantennen 7 hätten
dazu Signale mit entgegengesetzter Phasenlage.
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4 zeigt
eine Messantenne 7, die durch eine als ”8” ausgelegte
Luftspule realisiert ist. Durch die gegenphasigen Hälften
der gekreuzten Luftspule werden entfernte Störungen und
auch die Einkoppelung von der Leseantenne 9 verringert.
Diese Anordnung ist auch als Erweiterung für die Messung
quer zur Spur nach 3 geeignet. Mit der Messantenne 7,
die z. B. als gekreuzte Luftspule ausgeführt ist, lässt
sich der Transponder 1 in der Fahrbahnmitte 15 dann
auch als Weg- oder Referenzmarke für die Längspositionierung
nutzen. Somit ist in der Kombination dann eine Positionsbestimmung
in X- und Y-Richtung, d. h. längs und quer, möglich.
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Der
Vorteil der Erfindung wird auch durch 5 deutlich.
Bei der sog. Lastmodulation erzeugt eine Bitfolge von 1, 1, 1, 0,
1, 0, 0 das entsprechende modulierte Signal 16, von dem
nur die Hüllkurve dargestellt ist. Dabei handelt es sich
um das abgestrahlte Energiefeld, das durch den Code des Transponders
moduliert wird. Der Modulationsgrad ist gering und damit ist auch
dieses Signal, insbesondere in Industrieanlagen, häufig
gestört.
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Bei
bisher verwendeten Auswertungen wird eine Demodulation des modulierten
Trägers 16 durchgeführt. Etwas überzeichnet
ist das entsprechend demodulierte Signal 17 dargestellt.
Zu erkennen ist, dass sich durch die unterschiedlichen Bitfolger
auch unterschiedliche Gleichrichtungswerte aufbauen. Hieraus die
Position des Transponders 1 zu messen, ist schwierig bzw.
mit erheblichen Fehlern verbunden.
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Es
ist klar, dass ein unmoduliertes Signal 18 als Messsignal
wesentlich einfacher für eine Messung genutzt werden kann.
Die Amplitude ist dann im Wesentlichen nur noch von der Position
bzw. dem Abstand zwischen dem Transponder und der Messantenne abhängig.
Auch bei schnellen Fahrzeugbewegungen sind die Ein- und Ausschwingvorgänge
in der Empfangsstation schnell genug, um eine genaue Position des
Transponders festzustellen. Das Messsignal ist ausreichend stabil,
damit die Messung nicht unakzeptabel beeinflusst wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006033225
A1 [0006]
- - US 6898489 B1 [0007]
- - DE 69700590 T2 [0009]
- - DE 102006022933 A1 [0010]
- - US 4481428 [0012]
- - DE 3714263 C2 [0013]
- - DE 3916730 A1 [0014]