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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Ausrichtung einer mobilen Einheit in einer Anlage und eine Anlage mit mobiler Einheit.
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Es ist allgemein bekannt, mit Transpondern Information zu übertragen.
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Somit wäre bei Übertragung einer Identifikationsinformation des Transponders dem Lesegerät auch die Position des Lesegeräts bestimmbar, wenn das Lesegerät eine Landkarte kennt, auf der die Position des identifizierten Transponders eingetragen ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Navigation von mobilen Einheiten in einer Anlage weiterzubilden.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Verfahren zum Bestimmen einer Ausrichtung einer mobilen Einheit in einer Anlage nach den in Anspruch 1 und bei der Anlage mit mobiler Einheit nach den in Anspruch 11 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Verfahren sind, dass das Verfahren zum Bestimmen einer Ausrichtung einer mobilen Einheit in einer Anlage geeignet ist, die einen Boden aufweist,
wobei die mobile Einheit auf dem Boden bewegbar ist und ein oder mehrere Transponder am oder im Boden angeordnet sind,
wobei die mobile Einheit Antennen aufweist,
wobei über zumindest zwei Antennen Signale zwischen der mobilen Einheit und zumindest einem bodenverlegten Transponder übertragen werden,
wobei die Ausrichtung, insbesondere Fahrtrichtung, der mobilen Einheit abhängig von diesen zumindest zwei Antennen bestimmt wird, insbesondere aus einer Verbindungslinie der Antennen bestimmt wird.
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Von Vorteil ist dabei, dass nicht nur die Positionsbestimmung über bodenverlegte Transponder ermöglicht ist sondern auch die Ausrichtung der mobilen Einheit in der Fahrebene, also die Fahrtrichtung. Hierzu sind mehrere Antennen an der mobilen Einheit notwendig. Daher ist auch eine Spurführung mit diesen Antennen ermöglicht.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Reichweite bei der Übertragung von einer der Antennen aus kleiner als die Entfernung zu einer der anderen Antennen der mobilen Einheit. Von Vorteil ist dabei, dass keine störende Kopplung zwischen den Antennen der mobilen Einheit auftritt.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Transponder eine langgestreckte, insbesondere linienhaft und/oder gerade ausgeführte, langgestreckte, Antenne auf, insbesondere so dass mit zwei voneinander beabstandete Antennen der mobilen Einheit Signale austauschbar sind. Von Vorteil ist dabei, dass an nur einem einzigen bodenverlegten Transponder infolge der langgestreckt verlegten Antenne eine Richtungsbestimmung, insbesondere Bestimmung einer Referenzrichtung ermöglicht ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung werden eine der Antennen der mobilen Einheit als Sendeantenne und die andere Antennen der mobilen Einheit als Empfangsantenne verwendet, insbesondere wobei die Empfangsantennen gleichzeitig bereit geschaltet werden zum Empfang,
oder beziehungsweise wobei
eine der Antennen der mobilen Einheit als Empfangsantenne und die andere Antennen der mobilen Einheit als Sendeantenne verwendet werden, insbesondere wobei die Sendeantennen zeitlich nacheinander ein Sendesignal abstrahlen. Von Vorteil ist dabei, dass in einfacher Weise eine Richtungsbestimmung ermöglicht ist, indem eine Verbindungslinie zwischen der Sendeantenne der mobilen Einheit und derjenigen Empfangsantenne, über die das Antwortsignal des Transponders empfangen wird, bestimmt wird und als Referenzrichtung verwendet wird.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung erzeugt der Transponder nach Empfang eines Signals über seine mit ihm verbunden Antenne ein Antwortsignal und sendet über seine mit ihm verbunden Antenne. Von Vorteil ist dabei, dass ein kastengünstiger RFID Transponder verwendbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die mobile Einheit derart gelenkt, dass die bestimmte Ausrichtung auf eine Sollrichtung hin geregelt wird. Von Vorteil ist dabei, dass eine Spurführung und/oder ein Navigieren in einfacher Weise ermöglicht wird. Die Anlage ist auch als Anordnung von Straßen ausführbar, wobei die Transponder entlang der Straßen verlegt sind. Dabei muss die Anlage nicht geschlossen sein sondern kann auch öffentliche Straßen aufweisen.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die mobile Einheit spurgeführt,
- – indem sie entlang der Antenne des Transponders geführt wird
- – oder indem sie bei Erreichen der Antenne eines jeweiligen Transponders die Fahrtrichtung der mobilen Einheit bestimmt und auf eine Sollrichtung hin steuert.
Von Vorteil ist dabei, dass eine einfach kostengünstige Spurführung ermöglicht ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Antennen der mobilen Einheit in einer Ebene angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Richtungsbestimmung mittels Verbindungslinienbestimmung ausführbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Antennen der mobilen Einheit linienhaft, insbesondere kreisförmig, halbkreisförmig und/oder kreisabschnittsförmig, oder flächengitterhaft, insbesondere also regelmäßig voneinander beabstandet, angeordnet, insbesondere in einer Matrix. Von Vorteil ist dabei, dass mit einer geringen Anzahl von Antennen eine hohe Genauigkeit erreichbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung werden vom Transponder auch Daten zur Positionsbestimmung übertragen, insbesondere Identifikationsinformation des Transponders, insbesondere so dass zum jeweiligen Transponder in einem Speicher, insbesondere der mobilen Einheit, hinterlegte Positionswerte bestimmbar sind. Von Vorteil ist dabei, dass eine vollständige Navigation ausführbar ist, also Positionsbestimmung und Richtungsbestimmung.
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Wichtige Merkmale bei der Anlage mit mobiler Einheit zur Durchführung eines vorbeschriebenen Verfahrens sind, dass die mobile Einheit mehrere Antennen aufweist zur Signalübertragung zwischen einer bodenverlegten Antenne eines Transponders und der mobilen Einheit,
insbesondere wobei zumindest eine Antenne der mobilen Einheit mit einem Receiver und zumindest eine Antenne der mobilen Einheit mit einem Transmitter verbunden ist.
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Von Vorteil ist dabei, dass mittels der Vielzahl von Antennen eine hohe Genauigkeit erreichbar ist bei der Positionsbestimmung.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
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Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:
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In der 1 ist eine mobile Einheit M schematisch dargestellt.
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In der 2 ist ein schematischer Schaltplan einer Kommunikationsanordnung auf der mobilen Einheit M gezeigt.
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In der 3 ist ein schematischer Schaltplan einer weiteren oder alternativen Kommunikationsanordnung auf der mobilen Einheit M gezeigt.
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In der 4 ist eine Anlage mit Transpondern T0 und mobiler Einheit M schematisch veranschaulicht.
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In der 5 ist eine alternative Anlage veranschaulicht.
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In der 6 ist ein stationär angeordneter Transponder T0 mit einer Anordnung von Receivern einer mobilen Einheit M bei einem anderen Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
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In der 6 ist eine alternative Anordnung von Receivern einer mobilen Einheit M bei einem wiederum anderen Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
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Wie in 1 gezeigt weist die mobile Einheit M Receiver-Antennen (RX1, RX2, RX3, ... RXn), also Empfangsantennen, auf, die auf einem Halbkreis angeordnet sind. Im Wesentlichen im Mittelpunkt des Halbkreises ist eine ebenfalls auf der mobilen Einheit M angeordnete Sende-Antenne TR eines Transmitters TR angeordnet.
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Stationär, also auf dem von der Mobilen Einheit befahrbaren Bodenbereich, ist ein Transponder T0 angeordnet, dessen Antenne S0 langgestreckt ausgeführt ist, insbesondere länger ausgedehnt als der Radius oder sogar Durchmesser des Halbkreises.
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Auf diese Weise ist es ermöglicht, dass ein vom Transmitter über die Sendeantenne TR gesendetes Signal über die langgestreckt ausgeführte Antenne S0 empfangen wird, vom Transponder T0 verarbeitet wird und ein Antwortsignal vom Transponder T0 über die Antenne S0 abgesendet wird, das wiederum von einer der Receiver-Antennen RX1, RX2, RX3, ... oder RXn empfangbar ist. Im Antwortsignal des Transponders ist eine Positionsinformation enthalten, so dass die Position der mobilen Einheit von einem mit dem Receiver verbundenen Rechner der mobilen Einheit M bestimmbar ist. Somit ist die Richtung bestimmbar, in welcher die mobile Einheit M orientiert ist und sich bewegt. Denn die Verbindungslinie zwischen TR und der entsprechenden Empfangsantenne RX ist parallel zur langgestreckten Erstreckungsrichtung der Antenne S0.
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Vorteil bei diesem Ausführungsbeispiel ist, dass alle Empfangsantennen RX1, RX2, RX3, ... RXn gleichzeitig „Hören”, bis das vom Transponder T0 über die Sendeantenne S0 gesendete Antwortsignal detektiert wird.
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In 2 ist die zugehörige Anordnung auf der mobilen Einheit näher dargestellt. Dabei sind die Empfangsantennen RX1, RX2, RX3, ... RXn mit dem Receiver RX verbunden und dieser mit einem Processor, also Rechner, der wiederum auch mit dem Transponder TR und dessen Sendeantenne TR verbunden ist.
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Bei einer alternativen Anordnung nach 3 werden die Empfangsantennen durch Sendeantennen (TR1, TR2, TR3, ... TRn) ersetzt, wobei diese gegebenenfalls auch baugleich ausführbar sind zu den Empfangsantennen. Des Weiteren ist die Sendeantenne TR ersetzt durch die Empfangsantenne RX, die mit dem verbundenen Receiver RX verbunden ist. Somit ist sukzessive vom Transmitter TR über eine Sendeantenne ein Signal aussendbar. Das heißt, dass in nacheinander angeordneten Zeitabschnitten jeweils eine jeweilige Sendeantenne TR1, TR2, TR3, ... TRn der Reihe nach ein Sendesignal absendet. Sobald ein Antwortsignal empfangen wird von der Empfangsantenne TR, ist somit klar, dass das von der Sendeantenne abgesandte Signal von der Antenne des Transponders S0 empfangen wurde und vom Transponder T0 daraufhin ein Antwortsignal gesendet wurde über die Antenne S0, so dass die Empfangsantenne RX dieses Antwortsignal empfängt. Da die Reichweiten der Sendeantennen TR1, TR2, TR3, ... TRn sehr gering sind, innerhalb welcher mittels der Antenne S0 das Sendesignal detektierbar ist vom Transponder T0, und ebenso die Reichweite des über die Antenne S0 gesendeten Antwortsignals, ist ein direkter Empfang der von den Sendeantennen TR1, TR2, TR3, ... TRn gesendeten Signale mittels der Empfangsantenne RX des Receivers RX nicht möglich. Da weiterhin die Antenne S0 langgestreckt in gerader Richtung ausgeführt ist, ist aus der Verbindungslinie zwischen der Empfangsantenne RX, insbesondere zwischen dem Schwerpunkt der Empfangsantenne, und der zuletzt aktiven Sendeantenne, über welche das das empfangene Signal auslösende Sendesignal gesendet wurde, die Ausrichtung der mobilen Einheit bestimmbar.
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In weiteren erfingungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird eine andere Reihenfolge beim Senden des Sendesignals über die Sendeantennen TR1, TR2, TR3, ... TRn verwendet und/oder das gesendete Signal enthält eine Nummer oder andere Identifikationsinformation über die jeweils verwendet Sendeantenne.
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Wie in 4 gezeigt, ist auch eine Spurführung der mobilen Einheit M entlang der Antenne S0 ermöglicht, indem gemäß vorbeschriebener Methode Signale von der mobilen Einheit M gesendet werden und über eine Empfangsantenne empfangen werden. Die jeweils daraus bestimmte Fahrtrichtung der mobilen Einheit M wird derart gesteuert, dass die mobile Einheit M entlang der langgestreckt verlegten Antenne S0 geführt wird. Auf die Antenne S0 folgt dann in Bahnrichtung eine weitere Antenne S0 mit zugehörigem Transponder T0, so dass auch eine Spurführung über große Streckenabschnitte hin ermöglicht wird. Dabei liegen die Antennen jeweils langgestreckt entlang eines Bahnkurvenabschnitts der gewünschten Fahrspur. Vorteiligerweise ist somit eine sehr genaue Spurführung ermöglicht. Nachteiligerweise sind aber sehr viele Sendeantennen S0 notwendig.
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Wie in 5 gezeigt, ist im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach 4 eine Spurführung auch durch voneinander beabstandete Antennen S0 ermöglicht, die sogar senkrecht erstreckt sind zur gewünschten Fahrtrichtung. Dabei bestimmt die mobile Einheit M im Bereich der ersten Antenne S0 seine Ausrichtung und steuert in der gewünschten Fahrtrichtung entlang der zugehörigen Spur. Sobald es auf die nächste Antenne S0 trifft, wird die Fahrrichtung erneut korrigiert.
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Wie in 6 gezeigt, ist statt der in 3 gezeigten halbkreisförmigen Anordnung von Sendeantennen TR1, TR2, TR3, ... TRn und statt einer sonstigen linienhaften Anordnung von solchen Sendeantenne TR1, TR2, TR3, ... TRn auch eine flächengitterhafte Anordnung von Sendeantennen TR1, TR2, TR3, ... TRn möglich. Auf diese Weise wird das Antwortsignal von mehreren Antennen TR1, TR2, TR3, ... TRn gesendet in Reichweite der Antenne S0. Auf diese Weise ist aus den empfangenen Signalen eine sehr genaue Bestimmung der Ausrichtung der mobilen Einheit ermöglicht. Insbesondere sind auch die Antennen jeweils zum Empfangen verwendbar, indem jede Sendeantenne TR1, TR2, TR3, ... TRn sukzessive nicht nur zum Senden sondern auch zum Empfangen verwendet wird.
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Vorzugsweise wird ein Multiplexer hierzu auf der mobilen Einheit M angeordnet und mit den Antennen verbunden.
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Wie in 7 gezeigt, sind als bodenverlegte Antennen S0 auch nicht langgestreckt sondern quasi punktförmige Antennen S0 verwendbar. Somit ist über ein flächiges Array von Sende- und Empfangsantennen die Verbindungslinien zweier Antennen S0 bestimmbar und daraus die Fahrtrichtung der mobilen Einheit M sehr genau und mit sehr kostengünstigen Transpondern bestimmbar.
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Bezugszeichenliste
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- T0
- Transponder
- TR
- Sende-Antenne des Transmitters TR
- RX1, RX2, RX3, ... RXn
- Empfangs-Antennen des Receivers RX
- RX
- Receiver
- M
- mobile Einheit
