DE102010031635A1

DE102010031635A1 - Localization system with digital evaluation

Info

Publication number: DE102010031635A1
Application number: DE102010031635A
Authority: DE
Inventors: Ralf Salomon; Dipl.-Ing. Lüder Marian; Enrico Heinrich; Dipl.-Ing. Joost Ralf
Original assignee: Universitaet Rostock
Current assignee: Universitaet Rostock
Priority date: 2010-07-21
Filing date: 2010-07-21
Publication date: 2012-01-26
Anticipated expiration: 2030-07-22
Also published as: WO2012022529A1; DE102010031635B4

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Lokalisieren eines Senders vorgestellt. Die Vorrichtung weist einen ersten Empfänger, einen von dem ersten Empfänger beabstandet angeordneten zweiten Empfänger und wenigstens einer Phasenverschiebungsmesseinheit auf. Die Phasenverschiebungsmesseinheit besitzt einen sich entlang einer ersten Richtung erstreckenden ersten Signalleiter und einen sich entlang einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung erstreckenden zweiten Signalleiter, eine Mehrzahl von Signalvergleichern und eine Mehrzahl von Addierern. Der erste Signalleiter ist mit dem ersten Empfänger und der zweite Signalleiter mit dem zweiten Empfänger verbunden, wobei die Signalvergleicher entlang des ersten und des zweiten Signalleiters angeordnet sind, jeweils einen mit dem ersten beziehungsweise dem zweiten Signalleiter verbundenen ersten beziehungsweise zweiten Eingang aufweisen und ausgangsseitig mit jeweils einem zugeordneten der Mehrzahl der Addierer verbunden sind.A device for locating a transmitter is presented. The apparatus includes a first receiver, a second receiver spaced from the first receiver, and at least one phase shift measuring unit. The phase shift measuring unit has a first signal conductor extending along a first direction and a second signal conductor extending along a second direction opposite to the first direction, a plurality of signal comparators, and a plurality of adders. The first signal conductor is connected to the first receiver and the second signal conductor is connected to the second receiver, the signal comparators being arranged along the first and the second signal conductor, each having a first or second input connected to the first and second signal conductors, respectively, and having their respective output side an associated one of the plurality of adders are connected.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Lokalisieren eines Senders beziehungsweise eines mit einem Sender ausgestatteten Objektes.The invention relates to a device for locating a transmitter or an object equipped with a transmitter.

Stand der TechnikState of the art

Für die Lokalisierung eines Objektes kann eine Kombination aus einem an dem Objekt angeordneten Sender und einem oder mehreren Empfängern eingesetzt werden. Aus physikalischen Parametern des Sendesignals des Senders wie Signalstärke und Time-of-Arrival kann dann empfängerseitig die relative Position des Objektes bestimmt werden.For the localization of an object, a combination of a transmitter arranged on the object and one or more receivers can be used. From physical parameters of the transmission signal of the transmitter, such as signal strength and time-of-arrival, the relative position of the object can then be determined on the receiver side.

Ein im Stand der Technik bekanntes System verwendet beispielsweise einen Sender und mehrere Empfänger, die sowohl den Zeitpunkt des Eintreffens eines Signals, wie auch die Signalstärke der elektromagnetischen Signale verwendet. Dieses System ist in gewissen Grenzen funktionsfähig, hat aber mit verschiedenen Problemen zu kämpfen. Dazu gehört insbesondere die Tatsache, dass die Signalstärke in realen Umgebungen nicht umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstandes zwischen Sender und Empfänger ist, wie idealerweise vorauszusetzen wäre.For example, one known in the art uses a transmitter and a plurality of receivers that use both the time of arrival of a signal and the signal strength of the electromagnetic signals. This system is functional to a certain extent, but has to deal with various problems. This includes in particular the fact that the signal strength in real environments is not inversely proportional to the square of the distance between transmitter and receiver, as would ideally be assumed.

Eine Time-of-Arrival-Messung, bei der der zeitliche Versatz zwischen den Ankunftszeiten eines vom Sender ausgesandten Impulses bei den verschiedenen Empfängern bestimmt und für die Lokalisierung des Senders ausgewertet wird, ist aufgrund der sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitenden Signale nur mit hohen Aufwand zu realisieren, wobei die mögliche Auflösung gering ist.A time-of-arrival measurement in which the temporal offset between the arrival times of a pulse emitted by the transmitter at the various receivers is determined and evaluated for the localization of the transmitter, can be realized only with great effort due to the propagating with the speed of light signals , where the possible resolution is low.

Die Erfindung macht es sich daher zur Aufgabe, einen neuen Ansatz zur Lokalisierung eines Senders beziehungsweise eines mit einem Sender ausgestatteten Objektes einzuführen, welcher mit geringem Aufwand verwirklicht werden kann und eine hohe Genauigkeit der Lokalisierung bietet.The invention therefore has for its object to introduce a new approach to the localization of a transmitter or an object equipped with a transmitter, which can be realized with little effort and offers a high accuracy of localization.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Die Erfindung führt daher eine Vorrichtung zum Lokalisieren eines Senders ein, welche die obengenannten Probleme des Standes der Technik lösen kann. Die Vorrichtung weist einen ersten Empfänger, einen von dem ersten Empfänger beabstandet angeordneten zweiten Empfänger und wenigstens eine Phasenverschiebungsmesseinheit auf. Die Phasenverschiebungsmesseinheit besitzt einen mit dem ersten Empfänger verbundenen ersten Signalleiter und einen mit dem zweiten Empfänger verbundenen zweiten Signalleiter, eine Mehrzahl von Signalvergleichern und eine Mehrzahl von Addierern. Die Signalvergleicher weisen jeweils einen mit dem ersten beziehungsweise dem zweiten Signalleiter verbundenen ersten beziehungsweise zweiten Eingang auf. Ausgangsseitig sind die Signalvergleicher mit jeweils einem zugeordneten der Addierer verbunden.The invention therefore introduces a device for locating a transmitter, which can solve the above-mentioned problems of the prior art. The apparatus includes a first receiver, a second receiver spaced from the first receiver, and at least one phase shift measuring unit. The phase shift measuring unit has a first signal conductor connected to the first receiver and a second signal conductor connected to the second receiver, a plurality of signal comparators, and a plurality of adders. The signal comparators each have a first or second input connected to the first and the second signal conductor, respectively. On the output side, the signal comparators are each connected to an associated one of the adders.

Die Erfindung erlaubt eine genaue Lokalisierung des Senders mit einfachen Mitteln. Dabei sieht sie ähnlich wie andere Systeme einen Sender sowie zwei Empfänger vor. Der Sender sendet dabei ein periodisches, vorzugsweise sinusförmiges Signal möglichst konstanter Frequenz aus. Das Signal wird von den beiden Empfängern empfangen und an entgegengesetzten Enden in den ersten beziehungsweise zweiten Signalleiter eingespeist. Das Signal breitet sich in den Signalleitern mit endlicher Geschwindigkeit aus. Da der Abstand des Senders zum ersten und zweiten Empfänger und somit die jeweilige Signallaufzeit mit der relativen Position des Senders zu den Empfängern variiert, werden identische Teile des Signals an einer von den Signallaufzeiten abhängigen Position auf den Signalleitern aufeinandertreffen. Prinzipiell erlaubt bereits ein einzelner Signalvergleicher, der jeweils einen mit dem ersten beziehungsweise dem zweiten Empfänger verbundenen Eingang aufweist, eine Überlappung zwischen den von den Empfängern empfangenen Kopien des Sendesignals zu bestimmen. Diese Überlappung beziehungsweise die Phasenverschiebung zwischen den Signalkopien kann über die Signallaufzeit des Sendesignals in eine entsprechende räumliche Distanz übersetzt werden, die eine Differenz zwischen den Wegstrecken vom Sender zu den jeweiligen Empfängern angibt. Hierbei stellt sich doch das Problem, dass die Genauigkeit der Messung der Überlappung der beiden Signalkopien die Genauigkeit der Lokalisierung bestimmt. Da die Überlappung prinzipbedingt äußerst kurzen Zeiten entspricht, ist eine hohe Auflösung bei der Messung der Überlappung nur sehr schwierig möglich. Hinzukommt, dass ein einzelner Signalvergleicher gewöhnlich nicht das Vorzeichen der Phasenverschiebung bestimmen kann und dass das Tastverhältnis der Signalkopien in der praktischen Anwendung nicht ideal ist, so dass es zu Uneindeutigkeiten kommt. Auch sind die Flanken der Signale nicht ideal und können durch Störeinflüsse verzerrt sein. Ist die Phasenverschiebung zwischen den Signalen nur gering, kann es aufgrund der endlichen Anstiegszeiten dazu kommen, dass die Signalvergleicher die Überlappung nicht mehr korrekt anzeigen können. Die Erfindung löst diese Problematik, indem sie eine Mehrzahl von Signalvergleichern vorsieht, die entlang der beiden Signalleiter angeordnet sind. Aufgrund der unterschiedlichen Positionierung der Signalvergleicher ergeben sich unterschiedliche Abstände zu den ersten und zweiten Empfängern, welche entsprechend unterschiedliche Signallaufzeiten für jedes der beiden Signale zur Folge haben. Die von einem Signalvergleicher „gesehene” Phasendifferenz hängt nun außer von den Abständen der Empfänger zum Sender von der Position des Signalvergleichers ab. Dadurch werden die Signale gleichzeitig an unterschiedlichen Punkten ausgewertet.The invention allows accurate localization of the transmitter with simple means. It provides similar to other systems before a transmitter and two receivers. The transmitter emits a periodic, preferably sinusoidal signal as constant as possible frequency. The signal is received by the two receivers and fed at opposite ends into the first and second signal conductors, respectively. The signal propagates in the signal conductors with finite speed. Since the distance of the transmitter to the first and second receivers and thus the respective signal propagation time varies with the relative position of the transmitter to the receivers, identical parts of the signal will meet at a position dependent on the signal propagation times on the signal conductors. In principle, a single signal comparator, which in each case has an input connected to the first or the second receiver, already allows an overlap between the copies of the transmission signal received by the receivers to be determined. This overlap or the phase shift between the signal copies can be translated over the signal propagation time of the transmission signal into a corresponding spatial distance, which indicates a difference between the distances from the transmitter to the respective receivers. The problem here is that the accuracy of the measurement of the overlap of the two signal copies determines the accuracy of the localization. Since the overlap in principle corresponds to extremely short times, a high resolution in the measurement of the overlap is very difficult. In addition, a single signal comparator usually can not determine the sign of the phase shift, and the duty cycle of the signal replicas is not ideal in practical applications, leading to ambiguity. Also, the edges of the signals are not ideal and may be distorted by noise. If the phase shift between the signals is only small, the finite rise times may mean that the signal comparators can no longer correctly display the overlap. The invention solves this problem by providing a plurality of signal comparators arranged along the two signal conductors. Due to the different positioning of the signal comparators, different distances to the first and second receivers result, which correspondingly result in different signal propagation times for each of the two signals. The phase difference "seen" by a signal comparator now depends on the position of the signal comparator, except for the distances of the receivers to the transmitter. As a result, the signals are evaluated simultaneously at different points.

Die Position desjenigen Signalvergleichers, bei dem die Signale gleichzeitig oder mit dem geringsten Phasenunterschied eintreffen, kann dann beispielsweise Aufschluss über den Distanzunterschied des ersten Empfängers und des zweiten Empfängers von dem zu lokalisierenden Sender geben. Die Messung wird jedoch durch den Einsatz vieler Signalvergleicher genauer, weil die von den Signalvergleichern festgestellten Phasenunterschiede über der Position der Signalvergleicher aufgetragen prinzipiell einen Dreiecksverlauf ergeben. Aufgrund der praktischen Grenzen der Umsetzung werden sich jedoch gewöhnlich abweichende Verläufe ergeben, die dann durch unterschiedliche Auswertungsverfahren, die sich auf die Ergebnisse der Mehrzahl von Signalvergleichern stützen, immer noch hinreichend genau auswerten lassen.The position of the signal comparator in which the signals arrive at the same time or with the least phase difference can then provide, for example, information about the distance difference between the first receiver and the second receiver from the transmitter to be located. However, the measurement becomes more accurate through the use of many signal comparators, because the phase differences detected by the signal comparators over the position of the signal comparators are principally triangular. Due to the practical limits of the implementation, however, usually deviant processes will result, which can then be evaluated sufficiently accurately by different evaluation methods, which are based on the results of the plurality of signal comparators.

Die unterschiedlichen Laufzeiten von einem Empfänger zu einem bestimmten Signalvergleicher können im Rahmen einer Kalibrierung für einen bekannten Fall bestimmt werden, so dass auch durch Asymmetrien im Aufbau der Phasenverschiebungsmesseinheit bedingte Abweichungen bei den Signallaufzeiten eliminiert werden können.The different transit times from a receiver to a specific signal comparator can be determined within the scope of a calibration for a known case, so that deviations in the signal propagation times caused by asymmetries in the structure of the phase shift measuring unit can be eliminated.

Um die Phasenverschiebung für einen jeweiligen Signalvergleicher zu quantifizieren, sieht die Erfindung für jeden Signalvergleicher einen Addierer vor. Der Addierer ist eingangsseitig mit dem zugehörigen Signalvergleicher verbunden und inkrementiert einen Zählerwert, wenn im Abtastmoment der Signalvergleicher eine Überlappung der beiden an seinen Eingängen anliegenden Signale anzeigt. Hierzu gleichwertig ist auch ein Inkrementieren für den Fall, dass entweder keines der Signale einen aktiven Pegel besitzt oder aber genau eines der beiden Signale. Auch ist es selbstredend gleichwertig möglich, den Zählerwert vorzeichenbehaftet zu bilden und zusätzlich für einen entgegengesetzten Fall den Zählerwert zu dekrementieren.In order to quantify the phase shift for a respective signal comparator, the invention provides an adder for each signal comparator. The adder is connected on the input side to the associated signal comparator and increments a counter value if the signal comparator indicates an overlap of the two signals present at its inputs during the sampling instant. Equivalent to this is an incrementing in the event that either none of the signals has an active level or exactly one of the two signals. Of course, it is equally possible to form the counter value signed and additionally to decrement the counter value for an opposite case.

Der Sender des zu lokalisierenden Objektes sendet daher erfindungsgemäß kontinuierlich oder wenigstens über längere Zeiträume ein Signal. Das Signal wird fortlaufend empfangen und in die ersten und zweiten Signalleiter eingespeist. Die Addierer werden mit einem Takt getaktet und bestimmen so über eine Vielzahl von Messzyklen einen genauen Ergebniswert für die Phasendetektion des jeweiligen Signalvergleichers. Wird ein Takt genommen, der in einem festen Verhältnis zur Frequenz des Signal des Senders steht, werden die Zählerstände nach einer Anzahl X von Messzyklen idealerweise entweder Null oder X betragen und sich in einen Bereich von entweder Null oder X und flankierende Bereiche mit dem jeweils entgegengesetzten Zählerwert gliedern. Die Bestimmung der Phasendifferenz kann dann erfolgen, indem der Mittelpunkt eines oder mehrerer Bereiche bestimmt wird.The transmitter of the object to be localized therefore transmits, according to the invention, a signal continuously or at least over longer periods of time. The signal is continuously received and fed to the first and second signal conductors. The adders are clocked at one clock and thus determine over a plurality of measurement cycles an accurate result value for the phase detection of the respective signal comparator. When a clock is taken which is in fixed relation to the frequency of the sender's signal, the counts after a number X of measurement cycles will ideally be either zero or X and in a range of either zero or X and flanking ranges with the opposite one Divide counter value. The determination of the phase difference can then take place by determining the center of one or more regions.

Bevorzugt wird jedoch ein Takt verwendet, der sich von der Grundfrequenz des Signals in einem nur geringen Maß unterscheidet, so dass sich der durch den Takt vorgegebene Abtastzeitpunkt für aufeinanderfolgende Abtastungen über die Periodendauer des Signals verschiebt. Dadurch ergibt sich – ansonsten gleichbleibende Bedingungen vorausgesetzt – über eine Mehrzahl von Abtastungen letztlich dieselbe Information, die eine sehr schnelle Mehrfachabtastung einer einzigen Periode des Sendersignals erbringen würde. Auf diese Weise wird es möglich, eine quantitative Aussage über das Maß der Überlappung der beiden Signale zu treffen. Werden die Zählerstände über den Ort der Signalvergleicher aufgetragen, ergeben sich idealerweise wieder dreiecksförmige Verläufe, die die tatsächliche Phasenverschiebung nachbilden. Für die Bestimmung des Laufzeitunterschiedes des Sendesignals auf dem Weg zu den beiden Empfängern kann nun beispielsweise ein Maximum des (in der Realität nur näherungsweise) dreieckförmigen Verlaufs, ein Mittelpunkt oder ein Flächenschwerpunkt herangezogen werden. Auch ist es möglich, Ausgleichskurven heranzuziehen, um eine Fehlerkompensation zu erreichen.Preferably, however, a clock is used which differs to a small extent from the fundamental frequency of the signal, so that the sampling time specified by the clock for successive samples shifts over the period of the signal. As a result, assuming otherwise stable conditions, the same information ultimately results over a plurality of samples, which would yield a very fast multiple sampling of a single period of the transmitter signal. In this way it becomes possible to make a quantitative statement about the degree of overlap of the two signals. If the counter readings are plotted over the location of the signal comparators, ideally triangular waveforms are again produced, which simulate the actual phase shift. For determining the transit time difference of the transmission signal on the way to the two receivers, for example, a maximum of (in reality only approximately) triangular course, a center or a centroid can now be used. It is also possible to use compensation curves in order to achieve an error compensation.

Bevorzugt wird jeweils zwischen den ersten Empfänger und den ersten Signalleiter beziehungsweise zwischen den zweiten Empfänger und den zweiten Signalleiter ein erster beziehungsweise zweiter Verstärker geschaltet. Der erste und der zweite Verstärker sind dabei ausgebildet, ein Signal des ersten beziehungsweise zweiten Empfängers zu verstärken und amplitudenzubegrenzen.Preferably, a first or second amplifier is connected in each case between the first receiver and the first signal conductor or between the second receiver and the second signal conductor. The first and second amplifiers are configured to amplify and amplitude-limit a signal of the first and second receiver, respectively.

Durch die Verstärkung und Amplitudenbegrenzung wird aus einem sinusförmigen oder näherungsweise sinusförmigen Signal des Senders ein Rechtecksignal erzeugt, das jedoch die volle Phaseninformation des unverstärkten Signals in den Nulldurchgängen aufweist. Ein Rechtecksignal erlaubt einen besonders einfachen Aufbau der Signalvergleicher und eliminiert Störeinflüsse, welche die Amplitude des von den ersten und zweiten Empfängern empfangenen Signales beeinträchtigen und sich negativ auf die Genauigkeit der Phasendetektion auswirken könnten. Senderseitig wird vorzugsweise ein sinusförmiges Signal verwendet, weil ein solches die geringste Bandweite voraussetzt und auch durch Bandpassfilterung weitgehend von Störeinflüssen befreit werden kann.Due to the amplification and amplitude limitation, a rectangular signal is generated from a sinusoidal or approximately sinusoidal signal of the transmitter, which, however, has the full phase information of the unamplified signal in the zero crossings. A square wave signal allows a particularly simple construction of the signal comparators and eliminates interference that could affect the amplitude of the received signal from the first and second receivers and could adversely affect the accuracy of the phase detection. On the transmitter side, a sinusoidal signal is preferably used, because such a presupposes the smallest bandwidth and can be largely freed from interference by bandpass filtering.

Die Signalvergleicher können als Exklusiv -oder- oder Äquivalenzgatter ausgeführt sein. Eine solche Ausführung erlaubt einen besonders einfachen Aufbau der Vorrichtung mit digitalen Schaltungskomponenten. Diese bevorzugten Signalvergleicher funktionieren besonders gut im Zusammenspiel mit den oben erwähnten ersten und zweiten Verstärkern. The signal comparators can be designed as exclusive-or- or equivalence gates. Such an embodiment allows a particularly simple construction of the device with digital circuit components. These preferred signal comparators work particularly well in conjunction with the above-mentioned first and second amplifiers.

Jeder Addierer kann einen Akkumulator enthalten und ausgebildet sein, in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal des mit dem jeweiligen Addierer verbundenen Signalvergleichers einen in dem Akkumulator gespeicherten Zählerwert zu inkrementieren. Erreicht das Signal im ersten Signalleiter zuerst einen gegebenen Signalvergleicher, wird dieser ein entsprechendes Ausgangssignal erzeugen, woraufhin der Addierer bei Eintreffen des Taktes den im Akkumulator gespeicherten Zählerwert inkrementiert. Je nach Implementierung kann der Addierer im entgegengesetzten Fall (das Signal des zweiten Signalleiters erreicht den Signalvergleicher vor demjenigen des ersten Signalleiters) ausgebildet sein, den Zählerwert unverändert zu lassen oder aber zu dekrementieren.Each adder may include an accumulator and may be configured to increment a counter value stored in the accumulator in response to an output signal of the signal comparator connected to the respective adder. When the signal in the first signal conductor first reaches a given signal comparator, it will generate a corresponding output signal, whereupon the adder, upon arrival of the clock, increments the counter value stored in the accumulator. Depending on the implementation of the adder in the opposite case (the signal of the second signal conductor reaches the signal comparator before that of the first signal conductor), the counter value can be left unchanged or to decrement.

Die Vorrichtung kann eine mit den Addierern verbundene Auswerteeinheit besitzen, welche ausgebildet ist, die Zählerwerte aus den Addierern auszulesen und eine Phasenverschiebung zwischen einem von dem ersten Signalleiter geleiteten ersten Signal und einem vom dem zweiten Signalleiter geleiteten zweiten Signal zu bestimmen. Die Auswerteeinheit kann alle Zählerwerte der Addierer zur Auswertung heranziehen und Fehlerkorrekturverfahren anwenden, wodurch die Genauigkeit der Messung erhöht wird.The device may have an evaluation unit connected to the adders, which is designed to read the counter values from the adders and to determine a phase shift between a first signal conducted by the first signal conductor and a second signal conducted by the second signal conductor. The evaluation unit can use all counter values of the adders for the evaluation and apply error correction methods, whereby the accuracy of the measurement is increased.

Die Auswerteeinheit kann außerdem ausgebildet sein, einen maximalen und einen minimalen Zählerwert der Zählerwerte der Addierer zu bestimmen. Die maximalen und minimalen Zählerwerte können im Rahmen der Auswertung der Messung durch die Auswerteeinheit vorteilhaft für die Bestimmung der Phasendifferenz zwischen den Signalen auf den ersten und zweiten Signalleitern herangezogen werden.The evaluation unit can also be designed to determine a maximum and a minimum counter value of the counter values of the adders. The maximum and minimum counter values can advantageously be used in the evaluation of the measurement by the evaluation unit for determining the phase difference between the signals on the first and second signal conductors.

Die Auswerteeinheit kann alternativ oder zusätzlich ausgebildet sein, eine Ausgleichskurve durch die Zählerwerte der Addierer zu legen und die Phasenverschiebung anhand der Ausgleichskurve zu bestimmen. Durch die Ausgleichskurve werden Fehler der Phasendetektion der einzelnen Signalvergleicher und der den Signalvergleichern nachgeschalteten Addierer gemittelt. Die Genauigkeit der Messung steigt dabei mit der Anzahl der Signalvergleicher und Addierer. Selbst bei stark durch äußere Störeinflüsse oder aufgrund von Fabrikationstoleranzen oder inneren Störeinflüssen wie Rauschen, Schwankungen der Versorgungsspannungen oder begrenzten Flankensteilheiten beeinträchtigten Signalen kann auf diese Weise noch mit einiger Genauigkeit derjenige Signalvergleicher bestimmt werden, bei dem die Phasendifferenz zwischen den beiden Signalen Null beziehungsweise maximal wird, woraus auf die Differenz der relativen Distanzen von ersten und zweitem Empfänger zum Sender geschlossen werden kann.The evaluation unit may alternatively or additionally be designed to set a compensation curve through the counter values of the adders and to determine the phase shift on the basis of the compensation curve. By means of the compensation curve, errors of the phase detection of the individual signal comparators and of the adders following the signal comparators are averaged. The accuracy of the measurement increases with the number of signal comparators and adders. Even in the case of signals which are greatly impaired by external disturbances or due to manufacturing tolerances or internal disturbances such as noise, fluctuations in the supply voltages or limited edge slopes, it is possible to determine with some accuracy that signal comparator in which the phase difference between the two signals becomes zero or maximum, from which the difference of the relative distances of the first and second receiver to the transmitter can be deduced.

Die Vorrichtung kann mit einer Mehrzahl von Phasenverschiebungsmesseinheiten ausgestattet sein. Zwischen den ersten beziehungsweise zweiten Empfänger und den ersten beziehungsweise zweiten Signalleiter jeder einzelnen Phasenverschiebungsmesseinheit sind dabei ein erstes beziehungsweise zweites Bandpassfilter geschaltet. Die jeweiligen ersten und zweiten Bandpassfilter weisen eine der jeweiligen Phasenverschiebungsmesseinheit zugeordnete Mittenfrequenz auf, welche sich von den Mittenfrequenzen der ersten und zweiten Bandpassfilter der jeweils anderen Phasenverschiebungsmesseinheiten unterscheidet.The device may be equipped with a plurality of phase shift measuring units. In this case, a first or second bandpass filter is connected between the first and second receiver and the first and second signal conductors of each individual phase shift measuring unit. The respective first and second band-pass filters have a center frequency associated with the respective phase-shift measurement unit, which is different from the center frequencies of the first and second band-pass filters of the other phase-shift measurement units.

Wird nur mit einem vom Sender ausgesandten Signal einer Grundfrequenz gearbeitet, entsteht das Problem, dass sich der Sender an einem von einer Mehrzahl von Orten, für die die Differenz der Abstände zu den ersten und zweiten Empfängern gleich dem Messergebnis ist, befinden kann. Denn auch wenn die Phasendifferenz zwischen den Signalen auf dem ersten und zweiten Signalleiter bestimmt wird, kann die Differenz der Entfernungen des Senders vom ersten und zweiten Empfänger auch ein Vielfaches der Wellenlänge der Grundfrequenz des Sendersignals plus die bestimmte Phasendifferenz multipliziert mit der Wellenlänge sein. Daher ist eine eindeutige Lokalisierung des Senders nur dann möglich, wenn sein Abstand von den Empfängern bekanntermaßen unterhalb einer Wellenlänge des Sendersignals ist. Kann diese Bedingung nicht erfüllt werden, kann eine Ausführung der Erfindung vorgesehen sein, bei der der Sender eine Mehrzahl von Signalen mit unterschiedlichen Grundfrequenzen aussendet. Es werden dann in der Vorrichtung zur Lokalisierung mehrere Phasenverschiebungsmesseinheiten vorgesehen, welche für jede Grundfrequenz eine Filtereinheit und eine entsprechende Messvorrichtung vorsieht. Werden beispielsweise ein Sendersignal mit einer großen Wellenlänge und eines mit einer niedrigen verwendet, kann das Sendersignal mit der großen Wellenlänge zur groben Lokalisierung und das Sendersignal mit der niedrigen Wellenlänge zur Erhöhung der Messgenauigkeit der Lokalisierung benutzt werden.When working only with a fundamental frequency signal transmitted by the transmitter, the problem arises that the transmitter may be located at one of a plurality of locations for which the difference in distances to the first and second receivers is equal to the measurement result. For even if the phase difference between the signals on the first and second signal conductors is determined, the difference in the distances of the transmitter from the first and second receivers may also be a multiple of the wavelength of the fundamental frequency of the transmitter signal plus the determined phase difference multiplied by the wavelength. Therefore, a unique location of the transmitter is only possible if its distance from the receivers is known to be below a wavelength of the transmitter signal. If this condition can not be fulfilled, an embodiment of the invention may be provided in which the transmitter emits a plurality of signals with different fundamental frequencies. There are then provided in the device for localization several phase shift measuring units, which provides for each fundamental frequency, a filter unit and a corresponding measuring device. For example, when a transmitter signal having a large wavelength and one having a low one is used, the transmitter signal with the large wavelength for coarse localization and the transmitter signal with the low wavelength can be used to increase the measurement accuracy of localization.

Auch ist es möglich, mehrere Sender an verschiedenen Orten zu verwenden, welche auf unterschiedlichen Frequenzen senden, so dass die Ortsbestimmung relativ zu mehreren Bezugspunkten vorgenommen wird. Als gleichwertig anzusehen ist hierbei die Verwendung eines Zeitmultiplexverfahrens, bei dem die Sender dieselbe Frequenz benutzen, aber zu keinem Zeitpunkt zwei Sender gleichzeitig senden.It is also possible to use several transmitters at different locations, which transmit at different frequencies, so that the location determination is made relative to several reference points. To be regarded as equivalent Here, the use of a time-division multiplexing method in which the transmitters use the same frequency, but at no time send two transmitters simultaneously.

Die Erfindung erlaubt auch den Einsatz komplexer Signale, die nicht lediglich eine einfache Grundschwingung wie beispielsweise ein Rechtecksignal mit einem Tastverhältnis von 1:1 aufweisen. So könnten auch binäre Signale mit einem Muster von 010011 oder dergleichen verwendet werden. Vorteilhaft, aber nicht unbedingt notwendig, ist hierbei, wenn die Laufzeitverzögerung, die die beiden Signale auf den Signalleitern maximal erfahren, nicht geringer als die Periodendauer des Signals ist.The invention also permits the use of complex signals which do not merely have a simple fundamental oscillation such as, for example, a rectangular signal with a duty ratio of 1: 1. Thus, binary signals having a pattern of 010011 or the like could be used. Advantageous, but not absolutely necessary, is in this case when the propagation delay, the maximum experience of the two signals on the signal conductors, not less than the period of the signal.

Kurzbeschreibung der AbbildungenBrief description of the pictures

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments. Show it:

1 einige Signalverläufe zur Verdeutlichung der Funktionsweise der Erfindung, 1 some waveforms to illustrate the operation of the invention,

2 ein Blockdiagramm einer ersten Ausführung der Erfindung, 2 a block diagram of a first embodiment of the invention,

3 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Phasenverschiebungsmesseinheit, und 3 a block diagram of an embodiment of a phase shift measuring unit according to the invention, and

4 ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführung der Erfindung. 4 a block diagram of a second embodiment of the invention.

Detaillierte Beschreibung der AbbildungenDetailed description of the pictures

1 zeigt einige Signalverläufe zur Verdeutlichung der Funktionsweise der Erfindung. Die Abbildung verknüpft die Darstellung einer räumlichen Anordnung eines Senders S, welcher in gleichen Abständen zu zwei Empfänger E₁ und E₂ angeordnet ist. Zwischen den beiden Empfängern E₁ und E₂ erstrecken sich zwei Signalleiter, welche mit jeweils einem der Empfänger E₁ oder E₂ verbunden sind. Entlang der Signalleiter sind im gezeigten Beispiel drei Signalvergleicher angeordnet, welche hier als Äquivalenz- oder XNOR-Gatter ausgeführt sind. Unterhalb des Senders S ist eine Periode des Sendesignals aufgetragen, welches sich zu den Empfängern E₁ und E₂ ausbreitet. Oberhalb der Empfänger E₁ und E₂ ist jeweils ein weiteres Diagramm dargestellt, dass das Sendesignal an dem jeweiligen Empfänger darstellt. Es hat sich aufgrund der Laufzeit des Signals eine Verzögerung von τ₁ beziehungsweise τ₂ ergeben. Die Empfänger E₁ und E₂ empfangen das Signal und leiten es über den jeweils angeschlossenen Signalleiter an die drei Signalvergleicher, wobei sich aufgrund der unterschiedlichen Wegstrecken über die Signalleiter zusätzliche Laufzeitunterschiede ergeben, die von der Position des jeweiligen Signalvergleichers relativ zu den Empfängern abhängig sind. Unterhalb jedes Signalvergleiches sind jeweils drei Diagramme dargestellt, die die Signalverläufe an den beiden Eingängen der Signalvergleicher und an dessen Ausgang idealisiert darstellen. Für den linken Signalvergleicher ergeben sich im Beispiel die Gesamtverzögerungen τ_C und τ_D an den Eingängen C beziehungsweise D zu einer Differenz, die eine Viertelperiode des Sendesignals beträgt. Dementsprechend ergibt sich am Ausgang Q des Signalvergleichers ein periodisches Signal mit der doppelten Frequenz des Sendesignals und einem Tastverhältnis von 50:50. Ein entsprechendes Bild ergibt sich für den rechten Signalvergleicher, wobei die Verzögerungen sich jedoch umgekehrt verhalten. Aufgrund der Symmetrie des Sendesignals ergibt sich aber wiederum ein Ausgangssignal mit einem Tastverhältnis von 50:50. Beim mittleren Signalvergleicher erfahren beide Signale identische Verzögerungen auf den Signalleitern, weil die Abstände zu den Empfängern E₁ und E₂ gleich sind. Dadurch heben sich die Verzögerungen τ_A und τ_B im Ergebnis weg, so dass sich ein konstantes Ausgangssignal des Signalvergleichers ergibt. Es folgt daraus, dass der Sender jeweils gleich weit von den Empfängern E₁ und E₂ entfernt ist. Wäre der Sender näher am Empfänger E₁ angeordnet, würden die Laufzeitverzögerungen, die das Signal auf dem an den Empfänger E₁ angeschlossenen Signalleiter erst an einem näher am Empfänger E₂ gelegenen Punkt denjenigen des vom Empfänger E₂ empfangenen Signal entsprechen. Dementsprechend würde der rechte Signalvergleicher ein konstantes Ausgangssignal oder wenigstens ein Ausgangssignal mit einem höheren. Tastverhältnis zeigen. Es zeigt sich, dass auf diese Weise die Bestimmung der Abstände zwischen den Empfängern E₁ und E₂ und dem Sender S möglich ist. 1 shows some waveforms to illustrate the operation of the invention. The figure combines the representation of a spatial arrangement of a transmitter S, which is arranged at equal intervals to two receivers E ₁ and E ₂ . Between the two receivers E ₁ and E ₂ extend two signal conductors, which are each connected to one of the receivers E ₁ or E ₂ . Along the signal conductors three signal comparators are arranged in the example shown, which are designed here as equivalence or XNOR gates. Below the transmitter S, a period of the transmission signal is applied, which propagates to the receivers E ₁ and E ₂ . Above the receivers E ₁ and E ₂ , a further diagram is shown in each case representing the transmission signal at the respective receiver. There has been a delay of τ ₁ or τ ₂ due to the delay of the signal. The receivers E ₁ and E ₂ receive the signal and pass it via the respectively connected signal conductor to the three signal comparators, resulting due to the different distances over the signal conductor additional time differences, which are dependent on the position of the respective signal comparator relative to the receivers. Below each signal comparison three diagrams are shown, which represent the signal curves at the two inputs of the signal comparator and at the output idealized. For the left signal comparator, in the example, the total delays τ _C and τ _D at the inputs C and D result in a difference which amounts to a quarter period of the transmission signal. Accordingly, at the output Q of the signal comparator results in a periodic signal with twice the frequency of the transmission signal and a duty cycle of 50:50. A corresponding image results for the right signal comparator, but the delays behave inversely. Due to the symmetry of the transmission signal but again results in an output signal with a duty cycle of 50:50. In the middle signal comparator, both signals experience identical delays on the signal conductors because the distances to the receivers E ₁ and E _{2 are the} same. As a result, the delays τ _A and τ _B cancel as a result, resulting in a constant output signal of the signal comparator. It follows that the transmitter is equidistant from the receivers E ₁ and E ₂ . If the transmitter were arranged closer to the receiver E ₁ , the propagation delays which correspond to the signal on the signal conductor connected to the receiver E ₁ only at a point closer to the receiver E _{2 would} correspond to those of the receiver E ₂ received signal. Accordingly, the right signal comparator would have a constant output signal or at least an output signal with a higher one. Duty cycle show. It turns out that in this way the determination of the distances between the receivers E ₁ and E ₂ and the transmitter S is possible.

2 zeigt ein Blockdiagramm einer ersten Ausführung der Erfindung. Ein Sender beziehungsweise ein mit einem Sender ausgestattetes Objekt 10 ist an einem anfangs unbekannten Ort relativ zur Vorrichtung der Erfindung angeordnet. Das Ausführungsbeispiel umfasst einen ersten Empfänger 21 und einen zweiten Empfänger 22, die zueinander beabstandet angeordnet und ausgebildet sind, ein vom Sender 10 ausgestrahltes Signal zu empfangen. Die ersten und zweiten Empfänger 21, 22 sind ausgangsseitig mit optionalen ersten und zweiten Verstärkern 31 beziehungsweise 32 verbunden, welche ein von den Empfängern 21, 22 empfangenes Signal des Senders 10, welches vorzugsweise sinusförmig ist, verstärken und amplitudenbegrenzen, um so ein Rechtecksignal zu formen. Die Nulldurchgänge des so erzeugten Rechtecksignals stimmen idealerweise mit jenen der von den Empfängern 21, 22 empfangenen Signalen überein, so dass die Phaseninformation der empfangenen Signale erhalten bleibt. Die binäre Signalform der Rechtecksignale vereinfacht gegenüber einem Sinus oder einem sonstigen Signal die Auswertung mit digitalen Funktionsblöcken. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine Auswertung der empfangenen Signale durch die beschriebene Umwandlung in ein Rechtecksignal beschränkt. Alternativ können auch analoge Schaltungskomponenten zur Auswertung herangezogen werden, welche ihrerseits ausgangsseitig beispielsweise binäre Signale erzeugen können. 2 shows a block diagram of a first embodiment of the invention. A transmitter or an object equipped with a transmitter 10 is located at an initially unknown location relative to the device of the invention. The exemplary embodiment comprises a first receiver 21 and a second receiver 22 , which are spaced apart and formed, one from the transmitter 10 to receive transmitted signal. The first and second recipients 21 . 22 are output side with optional first and second amplifiers 31 respectively 32 connected, which one of the receivers 21 . 22 received signal of the transmitter 10 which is preferably sinusoidal, amplify and amplitude limit so as to form a square wave signal. The zero crossings of the square wave signal thus generated ideally match those of the receivers 21 . 22 received signals, so that the phase information of the received signals is maintained. The binary signal form of the square-wave signals simplifies the evaluation with digital function blocks compared to a sine or another signal. However, the invention is not limited to an evaluation of the received signals by the described conversion into a rectangular signal. Alternatively, analog circuit components can be used for the evaluation, which in turn can generate, for example, binary signals on the output side.

Die Verstärker 31, 32 sind ausgangsseitig mit je einem Eingang einer Phasenverschiebungsmesseinheit 50 verbunden. Die Phasenverschiebungsmesseinheit 50 ist ausgebildet, eine Phasenverschiebung zwischen den von den Empfängern 21 und 22 empfangenen Signalen zu bestimmen. Diese Phasenverschiebung ist proportional zu der Differenz der Wegstrecke zwischen dem Sender 10 und dem ersten Empfänger 21 einerseits und der Wegstrecke zwischen dem Sender 10 und dem zweiten Empfänger 22 andererseits. Da der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Empfänger 21, 22 bekannt und unveränderlich ist, kann durch Triangulation die Position des Senders bestimmt werden.The amplifiers 31 . 32 are output side, each with an input of a phase shift measuring unit 50 connected. The phase shift measuring unit 50 is designed to phase shift between those of the receivers 21 and 22 to determine received signals. This phase shift is proportional to the difference in the distance between the transmitter 10 and the first receiver 21 on the one hand and the distance between the transmitter 10 and the second receiver 22 on the other hand. Because the distance between the first and the second receiver 21 . 22 is known and unchangeable, the position of the transmitter can be determined by triangulation.

Es sind auch dreidimensionale Ausführungen der Erfindung vorstellbar, bei der mehr als zwei Empfänger verwendet werden, beispielsweise drei in einer Ebene angeordnete Empfänger oder vier oder mehr Empfänger, welche nicht auf einer Ebene angeordnet sind. Es ist auch möglich, die Messgenauigkeit durch redundante (zusätzliche) Empfänger und Phasenverschiebungsmesseinheiten zu erhöhen.Three-dimensional embodiments of the invention are also conceivable in which more than two receivers are used, for example three in-plane receivers or four or more receivers which are not arranged on one plane. It is also possible to increase the measurement accuracy by redundant (additional) receiver and phase shift measurement units.

3 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Phasenverschiebungsmesseinheit 50. Eine Mehrzahl von Signalvergleichern 53-1 bis 53-m sind entlang eines ersten und eines zweiten Signalleiters 51 beziehungsweise 52 angeordnet. Die Signalleiter 51, 52 sind an gegenüberliegenden Seiten mit dem ersten beziehungsweise zweiten Empfänger (oder zwischen die Empfänger und die Phasenverschiebungsmesseinheit 50 geschaltete optionale Zwischenkomponenten) verbunden. Die Ausbreitungsrichtung der in den Signalleitern 51, 52 transportierten Signale ist in dem Blockdiagramm durch Pfeile angedeutet. Die Signalvergleicher 53-1 bis 53-m haben jeweils einen mit dem ersten Signalleiter 51 und einen mit dem zweiten Signalleiter 52 verbundenen Eingang. Sie sind ausgebildet, die an ihren Eingängen anliegenden Signale bezüglich ihrer Phase zu vergleichen. Dies kann beispielsweise in der Art eines bekannten Phasen-Frequenz-Detektors geschehen, welcher abhängig davon, an welchem seiner Eingänge zuerst eine Flanke einer vorgegebenen Polarität erscheint, ein entsprechendes Ausgangssignal ausgibt. Die bevorzugte, weil schaltungstechnisch am einfachsten zu realisierende Ausführungsform der Signalvergleicher 53-1 bis 53-m ist jedoch die eines Exklusiv-Oder- oder ein Äquivalenz-Gatters. 3 shows a block diagram of an embodiment of a phase shift measuring unit according to the invention 50 , A plurality of signal comparators 53-1 to 53-m are along a first and a second signal conductor 51 respectively 52 arranged. The signal conductors 51 . 52 are on opposite sides to the first and second receivers respectively (or between the receivers and the phase shift measuring unit 50 connected optional intermediate components). The propagation direction in the signal conductors 51 . 52 transported signals is indicated in the block diagram by arrows. The signal comparators 53-1 to 53-m each have one with the first signal conductor 51 and one with the second signal conductor 52 connected input. They are designed to compare the signals present at their inputs with respect to their phase. This can be done, for example, in the manner of a known phase-frequency detector, which outputs a corresponding output signal depending on which of its inputs first an edge of a predetermined polarity appears. The preferred, because circuitry the easiest to implement embodiment of the signal comparator 53-1 to 53-m however, it is that of an Exclusive Or Equivalent Gate.

Jedem Signalvergleicher 53-1 bis 53-m ist ein Addierer (oder auch Zähler) 54-1 bis 54-m nachgeschaltet. Die Addierer 54-1 bis 54-m zählen die von den Signalvergleichern 53-1 bis 53-m erzeugten Ausgangssignale, so dass die Zählerstände ein Maß dafür ergeben, wie oft innerhalb des Überwachungszeitraumes eines der Signale vor dem jeweils anderen detektiert wurde. Wird die Abtastfrequenz der Addierer hierbei so gewählt, dass eine Frequenzdifferenz zu der Frequenz des Signales des Senders besteht, verschiebt sich der Abtastzeitpunkt über die Periodendauer des Signales des Senders, so dass auch eine quantitative Aussage über die Phasenverschiebung zwischen den Signalen auf dem ersten und dem zweiten Signalleitern 51, 52 möglich wird (statistisches Sampling).Every signal comparator 53-1 to 53-m is an adder (or counter) 54-1 to 54 m downstream. The adders 54-1 to 54 m count those from the signal comparators 53-1 to 53-m generated output signals, so that the counter readings provide a measure of how often within the monitoring period of the signals was detected before the other. If the sampling frequency of the adder is chosen such that there is a frequency difference to the frequency of the signal of the transmitter, the sampling time shifts over the period of the signal of the transmitter, so that also a quantitative statement about the phase shift between the signals on the first and second signal conductors 51 . 52 becomes possible (statistical sampling).

4 zeigt ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführung der Erfindung. Gleiche Komponenten wie im ersten Ausführungsbeispiel sind durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Eine wiederholende Beschreibung entfällt. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel sind hier die Verstärker 31, 32 entfallen, können aber entsprechend vorgesehen werden. Stattdessen besitzt das zweite Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl von Phasenverschiebungsmesseinheiten 50-1 bis 50-n, welche wie die in 3 gezeigte Phasenverschiebungsmesseinheit aufgebaut sind, wobei jedoch abhängig von der Signalfrequenz unterschiedliche Anzahlen von Signalvergleichern 53 und Addierern 54 vorgesehen sein können (weniger Signalvergleicher 53 und Addierer 54 bei steigenden Signalfrequenzen). Jede der Phasenverschiebungsmesseinheiten 50-1 und 50-n ist über ein zugehöriges Paar von Bandpassfiltern 41-1 und 42-1 bis 41-n und 42-n an den ersten beziehungsweise zweiten Empfänger 21, 22 angeschlossen. Sind auch die optionalen Verstärker 31, 32 des ersten Ausführungsbeispieles vorgesehen, werden diese jeweils zwischen die Bandpassfilter 41-1 bis 41-n beziehungsweise 42-1 bis 42-n und die Phasenverschiebungsmesseinheiten 50-1 bis 50-n geschaltet. Jedes Paar von Bandpassfiltern 41-1, 42-1 bis 41-n, 42-n besitzt eine zugeordnete Mittenfrequenz f₁ bis f_n, wobei sich die Mittenfrequenzen vorzugsweise voneinander unterscheiden. Der Sender 10 sendet bei dieser Ausführungsform der Erfindung ein Signal, das sich als Überlagerung von Signalen verschiedener Frequenzen (den Mittenfrequenzen der Bandpassfilter entsprechend) darstellt. Aufgrund der unterschiedlichen Wellenlängen der überlagerten Signale kann die Position des Senders 10 auf diese Weise mit erhöhter Genauigkeit und eindeutig bestimmt werden. 4 shows a block diagram of a second embodiment of the invention. Same components as in the first embodiment are identified by like reference numerals. A repetitive description is omitted. In contrast to the first embodiment, here are the amplifier 31 . 32 omitted, but can be provided accordingly. Instead, the second embodiment has a plurality of phase shift measuring units 50-1 to 50-n which are like those in 3 constructed phase shift measuring unit are constructed, but depending on the signal frequency, different numbers of signal comparators 53 and adders 54 can be provided (less signal comparator 53 and adders 54 at rising signal frequencies). Each of the phase shift measurement units 50-1 and 50-n is about an associated pair of bandpass filters 41-1 and 42-1 to 41-n and 42-n to the first and second recipients 21 . 22 connected. Are also the optional amplifier 31 . 32 of the first embodiment, these are respectively provided between the band-pass filters 41-1 to 41-n respectively 42-1 to 42-n and the phase shift measuring units 50-1 to 50-n connected. Every pair of bandpass filters 41-1 . 42-1 to 41-n . 42-n has an associated center frequency f ₁ to f _n , wherein the center frequencies preferably differ from each other. The transmitter 10 In this embodiment of the invention, it sends a signal which is a superimposition of signals of different frequencies (corresponding to the center frequencies of the band-pass filters). Due to the different wavelengths of the superimposed signals, the position of the transmitter 10 in this way with increased accuracy and uniquely determined.

Claims

A device for locating a transmitter ( 10 ), the device comprising a first receiver ( 21 ), one from the first receiver ( 21 ) spaced second receiver ( 22 ) and at least one phase shift measuring unit ( 50 ), wherein the phase shift measuring unit ( 50 ) one with the first receiver ( 21 ) connected first signal conductor ( 51 ), one with the second receiver ( 22 ) connected second signal conductor ( 52 ), a plurality of signal comparators ( 53 ) and a plurality of adders ( 54 ), wherein the signal comparators ( 53 ) one with the first ( 51 ) or the second signal conductor ( 52 ) and on the output side each having an associated one of the plurality of adders ( 54 ) are connected.

The device of claim 1, wherein in each case between the first receiver ( 21 ) and the first signal conductor ( 51 ) or between the second receiver ( 22 ) and the second signal conductor ( 52 ) a first ( 31 ) or second amplifier ( 32 ), the first and second amplifiers ( 31 . 32 ), a signal of the first or second receiver ( 21 . 22 ) to amplify and amplitude limit.

The device of one of claims 1 or 2, wherein the signal comparators ( 53 ) Exclusive or equivalence gates.

The apparatus of any one of the preceding claims, wherein each adder ( 54 ) contains an accumulator and is designed, in dependence on an output signal of the with the respective adder ( 54 ) connected signal comparator ( 53 ) to increment a counter value stored in the accumulator.

The apparatus of claim 4, including one with the adders ( 54 ), which is formed, the counter values from the adders ( 54 ) and, based on the counter values, a phase shift between one of the first signal conductors ( 51 ) guided first signal and one of the second signal conductor ( 52 ) to determine the second signal.

The apparatus of claim 5, wherein the evaluation unit is further configured to set a maximum and a minimum counter value of the counter values of the adders ( 54 ).

The apparatus of one of claims 5 or 6, wherein the evaluation unit is further configured to generate a compensation curve through the counter values of the adders ( 54 ) and to determine the phase shift based on the compensation curve.

The apparatus of any one of the preceding claims, comprising a plurality of phase shift measuring units ( 50-1 , ..., 50 m ), between the first and second receivers ( 21 . 22 ) and the first and second signal conductors ( 51 . 52 ) of each individual phase shift measuring unit ( 50-1 , ..., 50 m ) a first or second bandpass filter ( 41-1 . 42-1 , ..., 41-n . 42-n ), the respective first and second bandpass filters ( 41-1 . 42-1 , ..., 41-n . 42-n ) one of the respective phase shift measuring unit ( 50-1 , ..., 50 m ) Associated with the center frequency (f _1, f _2, ..., f _n) which itself (of the center frequencies f _1, f _2, ..., f _n) of the first and second band pass filters ( 41-1 . 42-1 , ..., 41-n . 42-n ) of the other phase shift measuring units ( 50-1 , ..., 50 m ) is different.