DE102018117525B4 - Method and device for position determination based on a UWB radio network - Google Patents

Method and device for position determination based on a UWB radio network Download PDF

Info

Publication number
DE102018117525B4
DE102018117525B4 DE102018117525.6A DE102018117525A DE102018117525B4 DE 102018117525 B4 DE102018117525 B4 DE 102018117525B4 DE 102018117525 A DE102018117525 A DE 102018117525A DE 102018117525 B4 DE102018117525 B4 DE 102018117525B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
participants
data
tags
position determination
uwb
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102018117525.6A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102018117525A1 (en
Inventor
Kai Przybysz-Herz
Robert LIBERT
Jens Heinrich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NAISE GMBH, DE
Original Assignee
Naise GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Naise GmbH filed Critical Naise GmbH
Priority to DE102018117525.6A priority Critical patent/DE102018117525B4/en
Publication of DE102018117525A1 publication Critical patent/DE102018117525A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102018117525B4 publication Critical patent/DE102018117525B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0284Relative positioning
    • G01S5/0289Relative positioning of multiple transceivers, e.g. in ad hoc networks
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/0009Transmission of position information to remote stations
    • G01S5/0072Transmission between mobile stations, e.g. anti-collision systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

Verfahren zur Positionsbestimmung und zur Kommunikation auf Basis eines UWB-Funknetzes (Ultra Wide Band), mit einer Mehrzahl von Anchors (UWB-Transceiver mit bekannter Position) (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20), sowie mit mindestens einem Tag (beweglicher UWB-Transceiver) (24, 25, 26, 27, 28), das mit den Anchors (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) und mit anderen Tags (24, 25, 26, 27, 28), soweit vorhanden, die Teilnehmer (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) des UWB-Funknetzes bildet, wobei eine Positionsbestimmung der Tags (24, 25, 26, 27, 28) nach dem TWR-Verfahren (Two Way Ranging) durchgeführt wird, wobei zumindest teilweise gleichzeitig zur Positionsbestimmung eine Kommunikation zwischen den Teilnehmern (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) erfolgt, wobei eine Umschaltung zwischen einem Positionsbestimmungsmodus zur Positionsbestimmung von Tags (24, 25, 26, 27, 28) mit Blockierung der beteiligten Teilnehmer (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) und einem Empfangsmodus zum Empfang von Daten anderer Teilnehmer (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) mit einer bestimmten Umschaltfrequenz erfolgt, und wobei der Positionsbestimmungsmodus eine feste Dauer hat und der Empfangsmodus eine variable Dauer hat.Method for determining position and for communication based on a UWB radio network (Ultra Wide Band), with a plurality of anchors (UWB transceiver with known position) (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20), as well as with at least one day (mobile UWB transceiver) (24, 25, 26, 27, 28), which is connected to the anchors (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) and with other tags (24, 25, 26, 27, 28), if available, forms the participants (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) of the UWB radio network, with a position determination of the tags (24, 25 , 26, 27, 28) is carried out according to the TWR method (two way ranging), communication between the participants (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28), a switchover between a position determination mode for position determination of tags (24, 25, 26, 27, 28) with blocking of the participants (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24 , 25, 26, 27, 28) and an Em pfangs Modus for receiving data from other participants (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) with a certain switching frequency, and wherein the position determination mode has a fixed duration and the reception mode one has variable duration.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Positionsbestimmung auf Basis eines UWB-Funknetzes (Ultra Wide Band) mit einer Mehrzahl von Anchors (UWB-Transceiver mit bekannter Position), sowie mit mindestens einem Tag (beweglicher UWB-Transceiver), das mit den Anchors und mit anderen Tags, soweit vorhanden, die Teilnehmer des UWB-Funknetzes bildet, wobei eine Positionsbestimmung der Tags nach dem TWR-Verfahren (Two Way Ranging) durchgeführt wird.The invention relates to a method and a device for determining the position based on a UWB radio network (Ultra Wide Band) with a plurality of anchors (UWB transceiver with known position), as well as with at least one day (movable UWB transceiver) that with the Anchors and other tags, if available, form the participants in the UWB radio network, with the tags being determined using the TWR method (two-way ranging).

In der Industrie und insbesondere in der Intralogistik spielt eine Lokalisierung der unterschiedlichen dynamischen Teilnehmer (fahrerlose Transportsysteme, Gabelstapler, Personen, Warenträger, Waren usw.) eine entscheidende Rolle. Die Positionsdaten der Teilnehmer sind dabei nahezu an jeder Zugriffsstelle relevant: Während zum Beispiel eine Überwachungsperson oder eine Leitsteuerung sämtliche Positionsdaten von einer zentralen Stelle zusammengeführt benötigt, brauchen einzelne Teilnehmer, wie beispielsweise ein Roboter, ihre eigene Position lokal für eine autonome Navigation. Ferner ist eine Übermittlung der Positionsdaten zwischen den einzelnen Teilnehmern von erheblicher Bedeutung: Zum Beispiel können zwei autonome Fahrzeuge beispielsweise dadurch eine Verkehrssituation untereinander aushandeln, oder ein heranrasender Gabelstapler warnt eine um die Ecke kommende Person. Somit wird für den Informationsaustausch zusätzlich zur Positionsbestimmungstechnologie eine Kommunikationstechnologie benötigt. Dabei ist der Informationsaustausch der Positionsdaten meist sehr zeitkritisch (z.B. zwei Fahrzeuge fahren aufeinander zu). Somit ist hier eine möglichst echtzeitnahe Kommunikation erwünscht.In industry and especially in intralogistics, localization of the different dynamic participants (driverless transport systems, forklifts, people, goods carriers, goods, etc.) plays a crucial role. The position data of the participants are relevant at almost every access point: While, for example, a monitoring person or a control system needs all position data brought together from a central point, individual participants, such as a robot, need their own position locally for autonomous navigation. Furthermore, the transmission of the position data between the individual participants is of considerable importance: for example, two autonomous vehicles can negotiate a traffic situation with each other, for example, or a rushing forklift warns a person coming around the corner. Thus, in addition to the position determination technology, communication technology is required for the exchange of information. The exchange of information about the position data is usually very time-critical (e.g. two vehicles approach each other). This means that communication that is as close to real time as possible is desirable.

Bisherige technische Kommunikationsmöglichkeiten etwa auf der Basis von WLAN, Bluetooth usw. haben das Ziel, möglichst viele Daten in möglichst kurzer Zeit zu übermitteln. Der Fokus liegt somit in der Erhöhung von Datenraten und in einer sicheren Datenübertragung (d.h. zusätzliche zeitintensive Protokollverfahren).Previous technical communication options, for example based on WLAN, Bluetooth, etc., aim to transmit as much data as possible in the shortest possible time. The focus is therefore on increasing data rates and secure data transmission (i.e. additional time-consuming protocol procedures).

Handelt es sich um einen Informationsaustausch zwischen mehr als nur zwei Kommunikationsteilnehmern, so findet der Austausch in der Regel über eine zentrale Anlaufstelle auf Umwegen statt: Beispielsweise werden in einem WLAN-Netzwerk die Informationen über einen WLAN-Router übermittelt, selbst wenn die Senke der Nachricht sich in unmittelbarer Nähe zur Quelle befindet. Die Nachricht kommt somit aufgrund von Umwegen und zusätzlichen Protokollverfahren (Routing der Datenverteilung, Handshake-Verfahren) stark verzögert am Ziel an. In dieser Zeit könnten sich zum Beispiel zwei Fahrzeuge unkontrolliert aufeinander zu bewegen, da die gegenseitigen Positionsdaten erst verzögert übermittelt werden. Ein zusätzlicher Nachteil eines klassischen Kommunikationsnetzwerks besteht darin, dass alle Beteiligten eine stabile Verbindung zum WLAN-Router benötigen. Verfügt mindestens ein Kommunikationsteilnehmer über keine Verbindung zum WLAN-Router, so ist eine keine Kommunikation möglich, selbst wenn eine direkte Sichtverbindung zwischen den Teilnehmern besteht.If there is an exchange of information between more than just two communication participants, the exchange usually takes place via a central contact point in a roundabout way: For example, in a WLAN network, the information is transmitted via a WLAN router, even if the message is sinked is in close proximity to the source. The message arrives at the destination after a long delay due to detours and additional protocol procedures (routing of data distribution, handshake procedures). During this time, for example, two vehicles could move towards one another in an uncontrolled manner, since the mutual position data are only transmitted after a delay. An additional disadvantage of a classic communication network is that everyone involved needs a stable connection to the WLAN router. If at least one communication participant has no connection to the WLAN router, no communication is possible, even if there is a direct line of sight between the participants.

Gemäß der US 7 372 968 B2 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen der Position von Teilnehmern, die mit einem RFID-Tag versehen sind, und der Position der Teilnehmer in einem vorbestimmten Raumbereich bekannt. Hierzu wird beispielsweise ein beweglicher RFID-Leser verwendet, um zu detektieren, welcher der Teilnehmer in seinem Lesebereich ist. Das betreffende RFID-Tag wird gelesen, wenn sich der Teilnehmer im Lesebereich befindet, um die spezielle Identifizierung des Teilnehmers zu erhalten und um die Position festzustellen, wobei die festgestellte Position der beteiligten Tags bestimmt wird und in einer Datenbank gespeichert wird, die die Positionsinformation betreffend die beteiligten Teilnehmer enthält.According to the US 7,372,968 B2 A device and a method for determining the position of subscribers who are provided with an RFID tag and the position of the subscribers in a predetermined spatial area are known. For this purpose, a movable RFID reader is used, for example, to detect which of the participants is in its reading area. The relevant RFID tag is read when the participant is in the reading area in order to obtain the special identification of the participant and to determine the position, the determined position of the participating tags being determined and stored in a database relating to the position information contains the participants involved.

Mit einem derartigen Verfahren und einer derartigen Vorrichtung werden von dem RFID-Scanner lediglich RFID-Tags in der Umgebung, d.h. innerhalb der RFID-Bereiche, erkannt. Die Erkennung der Tags wird dann der Position des Scanners zugeordnet.With such a method and such a device, only RFID tags in the surroundings, i.e. within the RFID areas. The detection of the tags is then assigned to the position of the scanner.

Das betreffende Verfahren und die betreffende Vorrichtung sind nicht für eine zeitkritische, echtzeitnahe Überwachung von beweglichen Tags geeignet. Das System ist viel zu langsam, um bei zahlreichen sich unterschiedlich bewegenden Tags beispielsweise Kollisionen zwischen Tags zu vermeiden.The method and device in question are not suitable for time-critical, real-time monitoring of moving tags. The system is much too slow to avoid collisions between tags, for example, with numerous differently moving tags.

Aus der WO 2016/148818 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Positionsbestimmung und zur Kommunikation auf Basis eines UWB-Funknetzes (Ultra Wide Band) bekannt, mit einer Mehrzahl von Anchors (UWB-Transceiver mit bekannter Position), sowie mit mindestens einem Tag (beweglicher UWB-Transceiver), das mit den Anchors und mit anderen Tags, soweit vorhanden, die Teilnehmer des UWB-Funknetzes bildet, wobei eine Positionsbestimmung der Tags nach dem TWR-Verfahren, nämlich mittels RTT, durchgeführt wird, wobei zumindest teilweise gleichzeitig zur Positionsbestimmung eine Kommunikation zwischen den Teilnehmern erfolgt.From the WO 2016/148818 A1 a method and a device for position determination and for communication based on a UWB radio network (Ultra Wide Band) are known, with a plurality of anchors (UWB transceivers with known positions), and with at least one day (movable UWB transceiver), that forms the participants of the UWB radio network with the anchors and with other tags, if available, the tags being determined using the TWR method, namely by means of RTT, communication between the subscribers taking place at least partially at the same time .

Aus der US 2016/0245716 A1 ist ferner ein Kalibrierverfahren für ein Barometer in einem Mobilteil bekannt, wobei ein barometrischer Drucksensor des Mobilteils zu einer häufig besuchten Position zurückkehrt, von der die Höhe bekannt ist. Die bekannte Höhe wird dann zur Kalibrierung des barometrischen Drucksensors benutzt, um Höhenmessungen auf der Basis von Rohdaten, die von dem barometrischen Drucksensor aufgenommen werden, zu erhalten. Das Mobilteil kann mit einem Computer auf einem Kraftfahrzeug gekoppelt werden, um so einen Transportmodus anzuzeigen oder um andere Information in Bezug auf das Fahrzeug oder seine Bewegung, wie etwa Positionsdaten, Geschwindigkeit, Bewegungsrichtung, Neigung usw. zu übertragen.From the US 2016/0245716 A1 a calibration method for a barometer in a handset is also known, a barometric pressure sensor of the handset returning to a frequently visited position from which the height is known. The known height is then used to calibrate the barometric pressure sensor used to obtain height measurements based on raw data recorded by the barometric pressure sensor. The handset can be coupled to a computer on a motor vehicle so as to indicate a transport mode or to transmit other information related to the vehicle or its movement, such as position data, speed, direction of movement, inclination, etc.

Aus der DE 10 2016 217 532 A1 ist ferner eine mobile Funkeinheit zur Verbesserung der Verkehrssicherheit bekannt, mit zumindest einer Funkeinrichtung zum Senden und/oder Empfangen von Informationen mittels UWB an eine Funkstation; mit zumindest einem Kommunikationsmittel zum Senden und/oder Empfangen von Informationen auf Basis von wenigstens einer von der UWB-Technologie abweichenden Kommunikationstechnologie; wobei die mobile Funkeinheit mittels des Kommunikationsmittels zum Austausch von Informationen mit einem Gegenstand, an dem eine Halterung zur Aufnahme für die mobile Funkeinheit vorgesehen ist, und/oder eines durch einen Verkehrsteilnehmer mitgeführten tragbaren Rechensystems ausgebildet ist. Hierbei erfolgen eine echtzeitnahe Kommunikation und Positionsbestimmung.From the DE 10 2016 217 532 A1 a mobile radio unit for improving traffic safety is also known, with at least one radio device for transmitting and / or receiving information by means of UWB to a radio station; with at least one communication means for sending and / or receiving information based on at least one communication technology that differs from the UWB technology; wherein the mobile radio unit is designed by means of the communication means for exchanging information with an object on which a holder for receiving the mobile radio unit is provided and / or a portable computing system carried by a road user. Here real-time communication and position determination take place.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Positionsbestimmung anzugeben, das neben einer möglichst schnellen und exakten Positionsbestimmung auch eine möglichst schnelle Kommunikation zwischen den Teilnehmern ermöglicht.Against this background, the invention is based on the object of specifying a method and a device for determining the position which, in addition to determining the position as quickly and precisely as possible, also enables communication as quickly as possible between the participants.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a method according to claim 1.

Die Aufgabe der Erfindung wird ferner durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 11 gelöst.The object of the invention is further achieved by a device according to claim 11.

Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise vollkommen gelöst.The object of the invention is completely achieved in this way.

Erfindungsgemäß erfolgen die Positionsbestimmungen und die Kommunikation auf der Basis eines UWB-Funknetzes. Dies ermöglicht eine besonders präzise Positionsbestimmung über relativ große Reichweiten, ohne dass die Signale von WLAN-Signalen gestört werden. Infolge der Verwendung des TWR-Verfahrens wird eine bidirektionale Kommunikation zwischen den Teilnehmern genutzt, um die Position zu bestimmen.According to the invention, the position determinations and the communication take place on the basis of a UWB radio network. This enables a particularly precise position determination over relatively long ranges without the signals being disturbed by WLAN signals. As a result of using the TWR method, bidirectional communication between the participants is used to determine the position.

Herkömmliche Entfernungsmessungen auf Basis von UWB sind grundsätzlich auf zwei Arten möglich: Über das TDoA-Verfahren oder über das TWR-Verfahren. In den meisten Fällen wird das TDoA-Verfahren genutzt, da damit lediglich eine unidirektionale Kommunikation stattfindet und dadurch eine höhere Anzahl von Tags lokalisiert werden kann. Nachteilig beim TDoA-Verfahren ist, dass die Anchors untereinander synchronisiert werden müssen.Conventional distance measurements based on UWB are basically possible in two ways: via the TDoA method or via the TWR method. In most cases, the TDoA method is used because it only enables unidirectional communication and therefore a higher number of tags can be localized. A disadvantage of the TDoA process is that the anchors have to be synchronized with one another.

Mit dem erfindungsgemäßen TWR-Verfahren können zwar weniger Tags bei gleicher Rate lokalisiert werden, jedoch ist eine Synchronisierung der Anchors nicht erforderlich. Dies wird dadurch ermöglicht, dass im TWR-Verfahren eine bidirektionale Kommunikation zwischen Anchor und Tag stattfindet. Eine Distanzmessung erfolgt vorzugsweise durch eine Signallaufzeitmessung.Although fewer tags can be localized at the same rate using the TWR method according to the invention, synchronization of the anchors is not necessary. This is made possible by the fact that bidirectional communication between anchor and tag takes place in the TWR process. A distance measurement is preferably carried out by a signal transit time measurement.

Bei dem bidirektionalen Signalaustausch zwischen den beteiligten Teilnehmern ist der Dateninhalt der Signale irrelevant, da lediglich die Laufzeit gemessen wird. Jedoch werden erfindungsgemäß die übertragenen Signale zum gleichzeitigen Datenaustausch genutzt.In the bidirectional signal exchange between the participants involved, the data content of the signals is irrelevant since only the transit time is measured. However, according to the invention the transmitted signals are used for simultaneous data exchange.

Auf diese Weise werden die zur Positionsbestimmung ausgesandten Signale gleichzeitig zur Kommunikation genutzt, wodurch eine verkürzte Gesamtzeit zur Positionsbestimmung und Datenübertragung erzielt wird. Außerdem kann eine Vereinfachung des Gesamtsystems erreicht werden.In this way, the signals emitted for position determination are used simultaneously for communication, as a result of which a shortened total time for position determination and data transmission is achieved. A simplification of the overall system can also be achieved.

Erfindungsgemäß erfolgt ferner eine Umschaltung zwischen einem Positionsbestimmungsmodus zur Positionsbestimmung von Tags mit Blockierung der beteiligten Teilnehmer und einem Empfangsmodus zum Empfang von Daten anderer Teilnehmer mit einer bestimmten Abtastrate (Umschaltfrequenz), wobei der Positionsbestimmungsmodus eine feste Dauer hat und der Empfangsmodus eine variable Dauer hat. Die Umschaltung erfolgt also mit einer variablen Umschaltfrequenz.According to the invention, there is also a switchover between a position determination mode for determining the position of tags with blocking of the participants involved and a reception mode for receiving data from other participants with a specific sampling rate (switchover frequency), the position determination mode having a fixed duration and the reception mode having a variable duration. The switchover therefore takes place at a variable switchover frequency.

Die Umschaltfrequenz kann also an die Randbedingungen des Funknetzes angepasst werden, beispielsweise Anzahl und Maximalgeschwindigkeit der Teilnehmer, Größe des Funknetzes usw. Dadurch wird eine besonders effektive und schnelle Kommunikation gewährleistet.The switching frequency can therefore be adapted to the boundary conditions of the radio network, for example the number and maximum speed of the subscribers, the size of the radio network, etc. This ensures particularly effective and fast communication.

Eine maximal mögliche Umschaltfrequenz hängt natürlich von der Leistungsfähigkeit der beteiligten Teil¬neh-mer (Prozessorleistung, Speichergeschwindigkeit usw.) ab. Bevorzugt wird mit einer möglichst hohen Umschaltfrequenz gearbeitet, jedoch sollte eine ausreichende Fehlertoleranz gewährleistet sein.A maximum possible switching frequency naturally depends on the performance of the participants involved (processor performance, memory speed, etc.). It is preferred to work with the highest possible switching frequency, but a sufficient fault tolerance should be ensured.

In bevorzugter Ausführung der Erfindung speichern alle Teilnehmer Daten mit einer festen Datenstruktur, die zwischen den Teilnehmern innerhalb der Funkreichweite kommuniziert werden.In a preferred embodiment of the invention, all participants store data with a fixed data structure, which are communicated between the participants within the radio range.

Durch eine fest vorgegebene Datenstruktur, etwa in Form einer Matrix, wird der Datenaustausch erleichtert. Beim Datenaustausch müssen lediglich die Werte in der Datenstruktur ausgetauscht werden (z.B. neue Positionsdaten x, y, z eines bestimmten Tags). Werden neue Daten empfangen, so werden die Positionsdaten intern ersetzt und bei nächster Gelegenheit weiter versendet.The data exchange is based on a fixed data structure, for example in the form of a matrix facilitated. When exchanging data, only the values in the data structure need to be exchanged (eg new position data x, y, z of a specific day). If new data is received, the position data is replaced internally and sent on at the next opportunity.

Bevorzugt können während einer Messung zur Positionsbestimmung zwischen mindestens zwei Teilnehmern, vorzugsweise durch Signallaufzeitmessung, die übertragenen Daten von anderen Teilnehmern innerhalb der Funkreichweite empfangen werden.During a measurement for determining the position between at least two participants, preferably by means of signal propagation time measurement, the transmitted data can preferably be received by other participants within the radio range.

Hierzu werden vorzugsweise während einer Messung zur Positionsbestimmung zwischen mindestens zwei Teilnehmern die beteiligten Teilnehmer während der Messung für den Empfang weitere Signale blockiert, die übertragenen Daten können jedoch von anderen Teilnehmern innerhalb der Funkreichweite empfangen werden.For this purpose, during a measurement to determine the position between at least two participants, the participants involved are blocked from receiving further signals during the measurement, but the transmitted data can be received by other participants within the radio range.

Auf diese Weise wird eine hocheffektive Nutzung des UWB-Funknetzes zur Positionsbestimmung und zur Kommunikation ermöglicht. Somit werden die Daten während einer Signallaufzeitmessung (Distanzmessung) wie von einem Funkturm an alle umliegenden Teilnehmer auf direktem und zeiteffektivstem Wege verteilt. Befindet sich ein Teilnehmer wiederum nicht in der Signallaufzeitmessung (Distanzmessung), so ist er in der Lage, die Daten der übrigen Teilnehmer, die nicht an der Signallaufzeitmessung beteiligt sind, zu empfangen.This enables a highly effective use of the UWB radio network for position determination and for communication. Thus, the data is distributed during a signal transit time measurement (distance measurement) as from a radio tower to all surrounding participants in a direct and time-effective way. If a subscriber is again not in the signal transit time measurement (distance measurement), he is able to receive the data of the other subscribers who are not involved in the signal transit time measurement.

Diese Zustände finden im geregelten Wechsel statt und ermöglichen einen echtzeitnahen Informationsaustausch aller Teilnehmer innerhalb der Funkreichweite.These states take place in a controlled change and enable real-time information exchange of all participants within the radio range.

Die Positionsbestimmung erfolgt nach dem TWR-Verfahren vorzugsweise durch Signallaufzeitmessungen zwischen einem Tag und Anchors. Für die Positionsbestimmung werden mindestens drei Entfernungen zu drei bekannten Positionen benötigt. Hierzu werden Signallaufzeitmessungen zwischen dem Tag und mindestens drei Anchors durchgeführt. Durch die Einbeziehung weiterer Anchors erhöht sich die Genauigkeit der Messung.The position is determined using the TWR method, preferably by measuring the signal transit time between a day and the anchor. At least three distances to three known positions are required for determining the position. For this purpose, signal delay measurements are carried out between the day and at least three anchors. The inclusion of additional anchors increases the accuracy of the measurement.

Des Weiteren kann eine Positionsbestimmung Signallaufzeitmessungen zwischen einem Tag und mindestens einem anderen Tag mit bekannter Position einschließen.Furthermore, a position determination can include signal transit time measurements between one day and at least one other day with a known position.

Auch hierdurch kann die Genauigkeit erhöht werden.This can also increase the accuracy.

Zu den kommunizierten Daten gehören bevorzugt zumindest die Positionsdaten.The communicated data preferably includes at least the position data.

Zusätzlich können Daten betreffend die Geschwindigkeit und Richtung, mit der sich die Tags bewegen, übertragen werden.In addition, data relating to the speed and direction at which the tags move can be transmitted.

Darüber hinaus davon können selbstverständlich weitere Daten übertragen werden, zum Beispiel Art des Objektes, Größe und Masse des Objektes, an dem das Tag aufgenommen ist.In addition, of course, further data can be transmitted, for example type of object, size and mass of the object on which the day was recorded.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden alle gespeicherten Daten der Teilnehmer mit allen Teilnehmern innerhalb der Funkreichweite ausgetauscht.According to a further embodiment of the invention, all the stored data of the subscribers are exchanged with all subscribers within the radio range.

Somit kennt jeder Teilnehmer alle Informationen, die allen Teilnehmern zur Verfügung stehen (Positionsdaten, aber auch weitere Daten). Das System stellt somit eine eigene Datenbank dar, die jedem Teilnehmer unmittelbar zur Verfügung steht. Hierdurch wird eine echtzeitnahe Nutzung unterstützt und eine schnelle Reaktion von sich bewegenden Teilnehmern ermöglicht, um beispielsweise Kollisionen zu vermeiden.Each participant thus knows all the information available to all participants (position data, but also other data). The system thus represents its own database, which is immediately available to every participant. This supports near-real-time use and enables fast reaction of moving participants, for example to avoid collisions.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind bevorzugt alle Teilnehmer dazu ausgebildet, Daten mit einer festen Datenstruktur zu speichern und die gespeicherten Daten zwischen den Teilnehmern innerhalb der Funkreichweite zu übertragen.In the device according to the invention, all subscribers are preferably designed to store data with a fixed data structure and to transmit the stored data between the subscribers within the radio range.

Ferner sind die Teilnehmer vorzugsweise dazu ausgebildet, während einer Messung zur Positionsbestimmung zwischen mindestens zwei Teilnehmern, vorzugsweise durch Signallaufzeitmessung, Daten zur Kommunikation an die übrigen Teilnehmer innerhalb der Funkreichweite zu übertragen.Furthermore, the subscribers are preferably designed to transmit data for communication to the other subscribers within the radio range during a measurement to determine the position between at least two subscribers, preferably by signal delay measurement.

Hierbei sind die Teilnehmer bevorzugt dazu ausgebildet, zumindest die Positionsdaten zu kommunizieren, gegebenenfalls zusätzlich Daten betreffend die Geschwindigkeit und Richtung, mit der sich die Tags bewegen.In this case, the subscribers are preferably designed to communicate at least the position data, possibly additional data relating to the speed and direction at which the tags move.

Selbstverständlich können weitere Daten übertragen werden.Of course, further data can be transmitted.

Wie bereits erwähnt, sind die Teilnehmer bevorzugt dazu ausgebildet, während einer Laufzeitmessung zwischen zwei Teilnehmern diese Teilnehmer für den Empfang weiterer Signale zu blockieren, jedoch die gesendeten Daten der an der Laufzeitmessung beteiligten Teilnehmer von anderen Teilnehmern innerhalb der Funkreichweite zu übertragen.As already mentioned, the subscribers are preferably designed to block these subscribers from receiving further signals during a transit time measurement between two subscribers, but to transmit the transmitted data of the subscribers involved in the transit time measurement from other subscribers within the radio range.

Schließlich sind, wie bereits erwähnt, bevorzugt alle Teilnehmer dazu ausgebildet, die gespeicherten Daten der Teilnehmer mit allen Teilnehmern innerhalb der Funkreichweite auszutauschen.Finally, as already mentioned, all participants are preferably designed to exchange the stored data of the participants with all participants within the radio range.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. It goes without saying that the features of the invention mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own without departing from the scope of the invention.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.Further features and advantages of the invention result from the following description of preferred exemplary embodiments.

Es zeigen:

  • 1 ein UWB-Funknetz mit einer Reihe von Anchors und Tags, wobei die möglichen Kommunikationswege dargestellt sind;
  • 2 das UWB-Funknetz gemäß 1, wobei das Verfahren zur Positionsbestimmung unter Verwendung einer Laufzeitmessung zu mindestens drei Anchors mit bekannter Position erfolgt;
  • 3 das Funknetz gemäß 1, wobei der Mehrzweck einer direkten und echtzeitnahen Kommunikation zwischen den Teilnehmern angedeutet wird;
  • 4 da Funknetz gemäß 1, wobei eine potentielle Verbreitung von Informationen zwischen zwei Teilnehmern, die nicht in Funkreichweite zueinander sind, über die übrigen Teilnehmer verdeutlicht ist;
  • 5 eine vereinfachte schematische Darstellung des Aufbaus eines Anchors und
  • 6 eine vereinfachte schematische Darstellung des Aufbaus eines Tags.
Show it:
  • 1 a UWB radio network with a series of anchors and tags, the possible communication paths being shown;
  • 2nd the UWB radio network according to 1 , the method for determining the position using a transit time measurement for at least three anchors with a known position;
  • 3rd the radio network according to 1 , whereby the multipurpose of a direct and real-time communication between the participants is indicated;
  • 4th because radio network according 1 , wherein a potential distribution of information between two participants that are not within radio range of one another is made clear about the other participants;
  • 5 a simplified schematic representation of the structure of an anchor and
  • 6 a simplified schematic representation of the structure of a day.

In 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung insgesamt mit der Ziffer 10 bezeichnet. Die Vorrichtung 10 umfasst einen Raum 12, beispielsweise ein Lager, der nach außen hin durch eine Wand 11 abgeschlossen ist. Innerhalb des Raumes 12 sind randseitig Anchors 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 mit bekannter Position, vorzugsweise in regelmäßigen Abständen zueinander, angeordnet.In 1 is a device according to the invention as a whole with the number 10th designated. The device 10th includes a room 12 , for example, a warehouse that faces out through a wall 11 is completed. Inside the room 12 are anchors on the edge 14 , 15 , 16 , 17th , 18th , 19th , 20th with a known position, preferably at regular intervals from one another.

Jeder Anchor umfasst gemäß 5 einen Prozessor 56, der mit einem Speicher 58 sowie mit einem Transceiver 60 gekoppelt ist, bei dem es sich um einen kombinierten Sender und Empfänger für UWB-Signale handelt. Der Transceiver 60 steht mit einer Antenne 62 in Verbindung, über die UWB-Funksignale ausgesandt und empfangen werden können.Each anchor includes according to 5 a processor 56 that with a memory 58 as well as with a transceiver 60 is coupled, which is a combined transmitter and receiver for UWB signals. The transceiver 60 stands with an antenna 62 in connection, over which UWB radio signals can be transmitted and received.

Beispielhaft ist in einer Wand des Raums 12 eine bewegliche Tür 13 vorgesehen, mit welcher der Raum 12 nach außen hin abgeschlossen oder geöffnet werden kann. In unmittelbarer Nähe der Tür ist an der Innenseite ein Anchor 7 vorgesehen, der mit einer Kommunikationsschnittstelle 22 nach außen hin in Verbindung steht.One example is in a wall of the room 12 a movable door 13 provided with which the room 12 can be locked or opened to the outside. In the immediate vicinity of the door there is an anchor on the inside 7 provided that with a communication interface 22 communicates with the outside world.

Innerhalb des Raumes 12 sind beispielhaft mehrere bewegliche Objekte 30, 31, 32, 33 dargestellt, welche jeweils mit mindestens einem Tag 24, 25, 26, 27, 28 versehen sind.Inside the room 12 are several moving objects as an example 30th , 31 , 32 , 33 shown, which are each provided with at least one day 24, 25, 26, 27, 28.

Beim Objekt 31 handelt es sich beispielsweise um einen Laufwagen, an dem zwei Tags 25, 26 vorgesehen sind, so dass für dieses Objekt 31 nicht nur die Position, sondern auch die Ausrichtung des Objektes 31 ermittelt werden kann.At the object 31 it is, for example, a carriage on which two tags 25, 26 are provided, so that for this object 31 not just the position, but also the orientation of the object 31 can be determined.

In entsprechender Weise wie bei den Anchors 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 enthält das beispielhaft in 6 dargestellte Tag 24 mindestens einen Prozessor 64, der mit einem Speicher 66 und einem Transceiver 68 gekoppelt ist. An den Transceiver 68 ist eine Antenne 70 angeschlossen, um UWB-Funksignale senden und empfangen zu können.In the same way as with the Anchors 14 , 15 , 16 , 17th , 18th , 19th , 20th contains the example in 6 shown day 24 at least one processor 64 that with a memory 66 and a transceiver 68 is coupled. To the transceiver 68 is an antenna 70 connected to be able to send and receive UWB radio signals.

In 1 sind mit 35 beispielhaft mögliche Kommunikationswege zwischen den Anchors 14 - 20 und den Tags 24 - 28 angedeutet.In 1 are with 35 possible communication channels between the Anchors 14 - 20th and indicated the day 24-28.

2 verdeutlicht beispielhaft eine Positionsmessung am Tag 24. 2nd exemplifies a position measurement on day 24.

Zwischen dem Tag 24 und vier in Reichweite befindlichen Anchors 14, 15, 19, 20 werden Signallaufzeitmessungen 36, 37, 38, 39 durchgeführt, womit die Distanzen zu den vier Anchors 14, 15, 19, 20 ermittelt werden. Unter Verwendung der bekannten Positionen der Anchors 14, 15, 19, 20 kann hieraus die Position des Tags 24 in einfacher Weise mathematisch ermittelt werden, zum Beispiel anhand von Triliteration. Durch die Einbeziehung von mehr als drei Signallaufzeitmessungen (Distanzmessungen) wird die Genauigkeit erhöht.Between day 24 and four anchors within range 14 , 15 , 19th , 20th become signal delay measurements 36 , 37 , 38 , 39 carried out, with which the distances to the four anchors 14 , 15 , 19th , 20th be determined. Using the known positions of the anchors 14 , 15 , 19th , 20th From this, the position of the tag 24 can be determined mathematically in a simple manner, for example using triliteration. The inclusion of more than three signal propagation time measurements (distance measurements) increases the accuracy.

Während der Signallaufzeitmessung bzw. Distanzmessung (Positionsbestimmungsmodus) sind die beteiligten Teilnehmer, im vorliegenden Fall das Tag 24 und die Anchors 14, 15, 19, 20 aneinander gebunden und für den Empfang weiterer Signale blockiert. Jedoch können die ausgesandten Daten, die für die Laufzeitmessung nicht notwendig sind, auch von weiteren Teilnehmern (Tags und Anchors) innerhalb der Funkreichweite empfangen werden. Somit werden die Daten während der Distanzmessung wie von einem Funkturm an alle umliegenden Teilnehmer auf direktem und besonders zeiteffektivem Wege verteilt. Befindet sich ein Teilnehmer wiederum nicht im Modus der Signallaufzeitmessung zur Positionsbestimmung, so ist er in der Lage, die Daten der übrigen Teilnehmer, die nicht an der Signallaufzeitmessung teilnehmen, zu empfangen (Empfangsmodus).During the signal runtime measurement or distance measurement (position determination mode), the participants involved, in the present case day 24 and the anchors 14 , 15 , 19th , 20th bound together and blocked for the reception of further signals. However, the transmitted data, which are not necessary for the runtime measurement, can also be received by other participants (tags and anchors) within the radio range. As a result, the data is distributed to all surrounding participants in a direct and particularly time-effective way, as if from a radio tower. If a subscriber is again not in the signal propagation time measurement mode for position determination, then he is able to receive the data of the other subscribers who do not participate in the signal propagation time measurement (receive mode).

Zwischen diesen beiden Modi wird mit einer festen, aber variablen Umschaltfrequenz regelmäßig umgeschaltet, wodurch ein echtzeitnaher Informationsaustausch aller Teilnehmer innerhalb der Funkreichweite ermöglicht wird. Während die Dauer des Positionsbestimmungsmodus fest ist, ist die Dauer des Empfangsmodus variabel. Die Umschaltung kann beispielsweise mit einer Umschaltfrequenz von 100 Hz bis 1 kHz erfolgen. Es versteht sich, dass die maximale Umschaltfrequenz natürlich von der Leistungsfähigkeit der betreffenden Teilnehmer, also Anchors und Tags, also insbesondere von der Leistungsfähigkeit der betreffenden Prozessoren 56, 64, der zugehörigen Speicher 58, 66 und der zugehörigen Transceiver 60, 68 abhängt. Die Umschaltfrequenz wird so hoch wie möglich gewählt, jedoch ausreichend niedrig, um eine niedrige Fehlerrate zu gewährleisten.Switching between these two modes is carried out regularly with a fixed but variable switching frequency, which enables real-time information exchange of all participants within the radio range. While the duration of the position determination mode is fixed, the duration of the reception mode is variable. The switchover can take place, for example, with a switchover frequency of 100 Hz to 1 kHz. It goes without saying that the maximum switching frequency depends, of course, on the performance of the subscribers concerned, that is to say anchors and tags, that is to say in particular on the performance of the processors concerned 56 , 64 , the associated memory 58 , 66 and the associated transceiver 60 , 68 depends. The switching frequency is chosen as high as possible, but sufficiently low to ensure a low error rate.

Bei jedem Teilnehmer werden die Daten mit einer festen Datenstruktur, etwa in Form einer bestimmten Matrix, gespeichert. Dies ermöglicht einen erleichterten und schnellen Informationsaustausch zwischen den Teilnehmern 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28. Beim Datenaustausch werden lediglich die Werte in der Datenstruktur ausgetauscht (z.B. neue Positionsdaten x, y, z des Tags 24). Werden neue Daten empfangen, so werden diese intern ersetzt und bei nächster Gelegenheit (während der nächsten Distanzmessung) weiter versendet. Somit wird die Verbreitung der Positionsdaten (aber auch weiterer im Speicher 66 des Tags 24 abgelegten Daten) ermöglicht. Da die gesendeten Informationen von mehreren Teilnehmern 14 bis 18 gleichzeitig empfangen und weiter versendet werden, verbreiten sich die Daten zudem über mehrere Wege parallel. Dadurch wird eine erhöhte Redundanz im Datenverkehr erreicht. Die Kommunikationsverteilung ähnelt dabei dem einer Meshed-Netzwerk-Architektur, jedoch ohne ein Routing-Verfahren. Bevorzugt werden alle gespeicherten Daten der Teilnehmer 15 bis 28 mit allen Teilnehmern innerhalb der Funkreichweite ausgetauscht, was durch die feste Datenstruktur erleichtert wird. Somit kennt jeder Teilnehmer 14 bis 28 alle Informationen (Positionsdaten, ggf. zusätzliche Daten über Geschwindigkeit und Richtung, mit der sich die Tags 24 bis 28 bewegen, sowie ggf. weitere Daten). Somit kennt jeder Teilnehmer 14 bis 28 alle Informationen echtzeitnah.The data is stored for each participant with a fixed data structure, for example in the form of a specific matrix. This enables an easier and quick exchange of information between the participants 14 , 15 , 16 , 17th , 18th , 19th , 20th , 24th , 25th , 26 , 27th , 28 . When exchanging data, only the values in the data structure are exchanged (e.g. new position data x, y, z of the day 24th ). If new data is received, it will be replaced internally and sent on at the next opportunity (during the next distance measurement). Thus the distribution of the position data (but also more in the memory 66 of the day 24th stored data). Because the information sent by multiple participants 14 to 18th received and sent at the same time, the data also spread in several ways in parallel. This results in increased redundancy in data traffic. The communication distribution is similar to that of a meshed network architecture, but without a routing process. All stored data of the participants are preferred 15 to 28 exchanged with all participants within the radio range, which is facilitated by the fixed data structure. So every participant knows 14 to 28 all information (position data, possibly additional data about speed and direction at which the tags 24th to 28 move, and possibly further data). So every participant knows 14 to 28 all information real-time.

Dieser Vorteil wird anhand von 3 verdeutlicht. Hierbei befinden sich die beiden Objekte 30, 31, welche sich in einer Kommunikationsverbindung 72 befinden, auf einem Kollisionskurs, wie durch die Pfeile 41 und 42 verdeutlicht wird. Es kann somit ein schnelles Ausweichmanöver eingeleitet werden.This advantage is demonstrated by 3rd clarifies. Here are the two objects 30th , 31 which is in a communication link 72 are on a collision course, as indicated by the arrows 41 and 42 is made clear. A quick evasive maneuver can thus be initiated.

Das Objekt 33 mit dem Tag 28 befindet sich in der Nähe des Anchors 17 vor dem Ausgang des Raums 12, der durch die Tür 13 verschließbar ist. Es besteht eine Kommunikationsbewegung 74 mit dem Anchor 17. Der Anchor 17 wiederum steht mit einer Kommunikationsschnittstelle 22 nach außen in Verbindung, über welche ein Öffnen und Schließen der Tür 13 gesteuert werden kann. Das Objekt 33 bewegt sich in Richtung eines Pfeiles 44 auf den Ausgang. Über die Kommunikationsverbindung 74 mit dem Anchor 17 wird sichergestellt, dass die Tür 13 geöffnet wird, so dass das Objekt 33 durch die Öffnung nach außen gelangen kann.The object 33 with day 28 is near the anchor 17th in front of the exit of the room 12 going through the door 13 is lockable. There is a communication movement 74 with the anchor 17th . The anchor 17th again stands with a communication interface 22 to the outside, via which the door can be opened and closed 13 can be controlled. The object 33 moves in the direction of an arrow 44 on the exit. Via the communication link 74 with the anchor 17th it ensures that the door 13 is opened so the object 33 can get out through the opening.

Anhand von 4 wird kurz verdeutlicht, wie eine Kommunikation erfolgen kann, wenn sich zwei Teilnehmer, die Tags 24, 28, außerhalb der Funkreichweite voneinander befinden.Based on 4th It is briefly clarified how communication can take place when two participants, tags 24, 28, are outside of the radio range from one another.

Das Tag 24 befindet sich im Zustand einer Distanzmessung zur Positionsbestimmung. Somit können zu dieser Zeit lediglich vom Tag 24 ausgesandte Signale von anderen Teilnehmern empfangen werden. Das Tag 28 befindet sich im Empfangsmodus, kann also Signale von anderen Teilnehmern empfangen. Da das Tag 28 jedoch außerhalb der Funkreichweite des Tags 24 ist, erfolgt die Kommunikation indirekt, wie beispielsweise durch die Kommunikationsverbindungen 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54 angedeutet ist, über welche sämtlich Informationen zum Tag 28 übertragen werden.Tag 24 is in the state of a distance measurement for position determination. Thus, at this time, signals sent from day 24 can only be received by other participants. Tag 28 is in the receive mode, so it can receive signals from other participants. However, since the tag 28 is outside the radio range of the tag 24, communication takes place indirectly, such as through the communication links 46 , 47 , 48 , 49 , 50 , 51 , 52 , 53 , 54 It is indicated, via which all information on day 28 is transmitted.

Obwohl sich das Tag 28 außerhalb der Funkreichweite des Tags 24 befindet, erhält das Tag 28 sämtliche vom Tag 24 ausgesandten Informationen.Although the day 28 is outside the radio range of the day 24, the day 28 receives all information transmitted by the day 24.

Claims (17)

Verfahren zur Positionsbestimmung und zur Kommunikation auf Basis eines UWB-Funknetzes (Ultra Wide Band), mit einer Mehrzahl von Anchors (UWB-Transceiver mit bekannter Position) (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20), sowie mit mindestens einem Tag (beweglicher UWB-Transceiver) (24, 25, 26, 27, 28), das mit den Anchors (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) und mit anderen Tags (24, 25, 26, 27, 28), soweit vorhanden, die Teilnehmer (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) des UWB-Funknetzes bildet, wobei eine Positionsbestimmung der Tags (24, 25, 26, 27, 28) nach dem TWR-Verfahren (Two Way Ranging) durchgeführt wird, wobei zumindest teilweise gleichzeitig zur Positionsbestimmung eine Kommunikation zwischen den Teilnehmern (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) erfolgt, wobei eine Umschaltung zwischen einem Positionsbestimmungsmodus zur Positionsbestimmung von Tags (24, 25, 26, 27, 28) mit Blockierung der beteiligten Teilnehmer (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) und einem Empfangsmodus zum Empfang von Daten anderer Teilnehmer (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) mit einer bestimmten Umschaltfrequenz erfolgt, und wobei der Positionsbestimmungsmodus eine feste Dauer hat und der Empfangsmodus eine variable Dauer hat.Method for determining position and for communication based on a UWB radio network (Ultra Wide Band), with a plurality of anchors (UWB transceiver with known position) (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20), and at least one day (mobile UWB transceiver) (24, 25, 26, 27, 28), which is connected to the anchors (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) and with other tags (24, 25, 26, 27, 28), if available, forms the subscribers (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) of the UWB radio network, with the tags (24, 25 , 26, 27, 28) is carried out according to the TWR method (two way ranging), communication between the participants (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28), a switchover between a position determination mode for position determination of tags (24, 25, 26, 27, 28) with blocking of the participants (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24 , 25, 26, 27, 28) and an Em pfangs Modus for receiving data from other participants (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) with a certain switching frequency, and wherein the position determination mode has a fixed duration and the reception mode has a variable duration. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem alle Teilnehmer (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) Daten mit einer festen Datenstruktur speichern, die zwischen den Teilnehmern (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) innerhalb der Funkreichweite kommuniziert werden.Procedure according to Claim 1 , in which all participants (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) store data with a fixed data structure that is shared between the participants (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) can be communicated within the radio range. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem während einer Messung zur Positionsbestimmung zwischen mindestens zwei Teilnehmern (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28), vorzugsweise durch Signallaufzeitmessung, die übertragenen Daten von anderen Teilnehmern (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) innerhalb der Funkreichweite empfangen werden.Procedure according to Claim 1 or 2nd , in which during a measurement to determine the position between at least two participants (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28), preferably by signal delay measurement, the transmitted data from other participants (14 , 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) can be received within the radio range. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem während einer Messung zur Positionsbestimmung zwischen mindestens zwei Teilnehmern (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) die beteiligten Teilnehmer (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) während der Messung für den Empfang weiterer Signale blockiert werden, die übertragenen Daten jedoch von anderen Teilnehmern (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) innerhalb der Funkreichweite empfangen werden.Procedure according to Claim 3 , in which during a measurement to determine the position between at least two participants (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) the participants (14, 15, 16, 17, 18 , 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) are blocked during the measurement for the reception of further signals, but the transmitted data from other participants (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) can be received within the radio range. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Positionsbestimmung durch Signallaufzeitmessungen zwischen einem Tag (24, 25, 26, 27, 28) und Anchors (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) erfolgt.Method according to one of the preceding claims, in which a position is determined by signal transit time measurements between a day (24, 25, 26, 27, 28) and anchors (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Positionsbestimmung Signallaufzeitmessungen zwischen einem Tag (24, 25, 26, 27, 28) und mindestens einem anderen Tag (24, 25, 26, 27, 28) mit bekannter Position einschließt.Method according to one of the preceding claims, in which a position determination includes signal delay measurements between one day (24, 25, 26, 27, 28) and at least one other day (24, 25, 26, 27, 28) with a known position. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem zu den kommunizierten Daten zumindest die Positionsdaten gehören.Procedure according to Claim 6 , in which at least the position data belong to the communicated data. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem zusätzlich Daten betreffend die Geschwindigkeit und Richtung, mit der sich die Tags (24, 25, 26, 27, 28) bewegen, übertragen werden.Procedure according to Claim 7 , in which data relating to the speed and direction at which the tags (24, 25, 26, 27, 28) move are additionally transmitted. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem alle gespeicherten Daten der Teilnehmer (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) mit allen Teilnehmern (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) innerhalb der Funkreichweite ausgetauscht werden.Method according to one of the preceding claims, in which all stored data of the participants (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) with all participants (14, 15, 16, 17 , 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) can be exchanged within the radio range. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kommunikation und Positionsbestimmung zwischen den Teilnehmern (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) echtzeitnah erfolgt.Method according to one of the preceding claims, in which the communication and position determination between the participants (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) takes place in real time. Vorrichtung zur Positionsbestimmung und zur Kommunikation auf Basis eines UWB-Funknetzes (Ultra Wide Band), mit einer Mehrzahl von Anchors (UWB-Transceiver mit bekannter Position) (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20), sowie mit mindestens einem Tag (beweglicher UWB-Transceiver) (24, 25, 26, 27, 28), das mit den Anchors (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) und mit anderen Tags (24, 25, 26, 27, 28), soweit vorhanden, die Teilnehmer (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) des UWB-Funknetzes bildet, wobei die Teilnehmer (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) dazu ausgebildet sind, eine Positionsbestimmung der Tags nach dem TWR-Verfahren (Two Way Ranging) durchzuführen und zumindest teilweise gleichzeitig zur Positionsbestimmung Daten zwischen den Teilnehmern (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) zu übertragen, wobei die Teilnehmer (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) dazu ausgebildet sind, eine Umschaltung zwischen einem Positionsbestimmungsmodus zur Positionsbestimmung von Tags (24, 25, 26, 27, 28) mit Blockierung der beteiligten Teilnehmer (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) und einem Empfangsmodus zum Empfang von Daten anderer Teilnehmer (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) mit einer bestimmten Umschaltfrequenz durchzuführen, wobei der Positionsbestimmungsmodus eine feste Dauer hat und der Empfangsmodus eine variable Dauer hat.Device for determining the position and for communication based on a UWB radio network (Ultra Wide Band), with a plurality of anchors (UWB transceivers with known position) (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20), and at least one day (mobile UWB transceiver) (24, 25, 26, 27, 28), which is connected to the anchors (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) and with other tags (24, 25, 26, 27, 28), if available, forms the participants (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) of the UWB radio network, the participants (14, 15, 16 , 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) are designed to carry out a position determination of the tags according to the TWR method (two way ranging) and at least partially at the same time to determine position data between the participants (14 , 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) with the participants (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) are designed to switch between a position determination mode for position determination Immersion of tags (24, 25, 26, 27, 28) with blocking of the participants (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) and a reception mode for receiving To carry out data of other participants (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) with a certain switching frequency, the position determination mode having a fixed duration and the reception mode having a variable duration. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der alle Teilnehmer (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) dazu ausgebildet sind, Daten mit einer festen Datenstruktur zu speichern und die gespeicherten Daten zwischen den Teilnehmern (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) innerhalb der Funkreichweite zu übertragen.Device after Claim 11 , in which all participants (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) are designed to store data with a fixed data structure and the stored data between the participants (14 , 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) within the radio range. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, bei der die Teilnehmer (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) dazu ausgebildet sind, während einer Messung zur Positionsbestimmung zwischen mindestens zwei Teilnehmern (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28), vorzugsweise durch Signallaufzeitmessung, Daten zur Kommunikation an die übrigen Teilnehmer (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) innerhalb der Funkreichweite zu übertragen.Device after Claim 11 or 12 , in which the participants (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) are trained to measure between at least two participants (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28), preferably by signal delay measurement, data for communication to the other participants (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26 , 27, 28) to be transmitted within the radio range. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der die Teilnehmer (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) dazu ausgebildet sind, zumindest die Positionsdaten zu kommunizieren.Device after Claim 13 , in which the participants (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) are designed to communicate at least the position data. Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der die Teilnehmer (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) dazu ausgebildet sind, zusätzlich Daten betreffend die Geschwindigkeit und Richtung, mit der sich die Tags (24, 25, 26, 27, 28) bewegen, zu kommunizieren.Device after Claim 14 , in which the participants (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) are trained to provide additional data regarding the speed and direction at which the tags (24, 25, 26, 27, 28) move to communicate. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, bei der die Teilnehmer (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) dazu ausgebildet sind, während einer Laufzeitmessung zwischen zwei Teilnehmern (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) diese Teilnehmer (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) für den Empfang weiterer Signale zu blockieren, jedoch die gesendeten Daten der an der Laufzeitmessung beteiligten Teilnehmer (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) von anderen Teilnehmern (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) innerhalb der Funkreichweite zu empfangen.Device according to one of the Claims 11 to 15 , in which the participants (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) are trained to measure between two participants (14, 15, 16, 17, 18 , 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) to block these participants (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) from receiving further signals, however, the data sent by the participants involved in the runtime measurement (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) from other participants (14, 15, 16, 17, 18, 19 , 20, 24, 25, 26, 27, 28) within the radio range. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, bei der alle Teilnehmer (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) dazu ausgebildet sind, die gespeicherten Daten der Teilnehmer (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) mit allen Teilnehmern (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) innerhalb der Funkreichweite auszutauschen.Device according to one of the Claims 11 to 16 , in which all participants (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) are trained to store the stored data of the participants (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) with all participants (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28) within the radio range.
DE102018117525.6A 2018-07-19 2018-07-19 Method and device for position determination based on a UWB radio network Active DE102018117525B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018117525.6A DE102018117525B4 (en) 2018-07-19 2018-07-19 Method and device for position determination based on a UWB radio network

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018117525.6A DE102018117525B4 (en) 2018-07-19 2018-07-19 Method and device for position determination based on a UWB radio network

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102018117525A1 DE102018117525A1 (en) 2020-01-23
DE102018117525B4 true DE102018117525B4 (en) 2020-06-10

Family

ID=69148032

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018117525.6A Active DE102018117525B4 (en) 2018-07-19 2018-07-19 Method and device for position determination based on a UWB radio network

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102018117525B4 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111970760B (en) * 2020-10-23 2021-02-02 南京北路智控科技股份有限公司 Underground accurate positioning azimuth determination method and system based on UWB technology DS-TWR
CN115021191B (en) * 2022-06-30 2024-01-19 国网河南省电力公司电力科学研究院 Dynamic measurement device and method for mutual distance track of power transmission lines

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7372968B2 (en) 2000-11-08 2008-05-13 New Transducers Limited Loudspeaker driver
US20160245716A1 (en) 2015-02-25 2016-08-25 Qualcomm Incorporated Opportunistic calibration of a barometer in a mobile device
WO2016148818A1 (en) 2015-03-16 2016-09-22 Qualcomm Incorporated Location and range determination using broadcast messages
DE102016217532A1 (en) 2016-09-14 2018-03-15 Continental Teves Ag & Co. Ohg Mobile radio unit to improve traffic safety

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7372968B2 (en) 2000-11-08 2008-05-13 New Transducers Limited Loudspeaker driver
US20160245716A1 (en) 2015-02-25 2016-08-25 Qualcomm Incorporated Opportunistic calibration of a barometer in a mobile device
WO2016148818A1 (en) 2015-03-16 2016-09-22 Qualcomm Incorporated Location and range determination using broadcast messages
DE102016217532A1 (en) 2016-09-14 2018-03-15 Continental Teves Ag & Co. Ohg Mobile radio unit to improve traffic safety

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018117525A1 (en) 2020-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102018117525B4 (en) Method and device for position determination based on a UWB radio network
EP3358363B1 (en) Method and system for determining the position of at least one industrial truck
EP1886527A1 (en) Localization system and localization method and mobile position data transmitter
DE102020210616A1 (en) Method for communication between at least two vehicles driving one behind the other and vehicle with at least one communication device
EP0815466B1 (en) Device for monitoring the distance between two objects
DE3637129C2 (en)
EP3852072A1 (en) Access control method for persons and vehicles and system for carrying out the method
DE102014212650B4 (en) Medical device system and method for locating medical devices and mobile control units of the medical device system
DE112021004806T5 (en) BLUETOOTH SIGNAL BASED POSITION DETERMINATION METHOD, SIGNAL TRANSMITTER, LORA GATEWAY BASED BLUETOOTH STATIC DEVICE AND READABLE STORAGE MEDIA
DE102010023960A1 (en) Method and device for location determination
DE10053959A1 (en) Positioning method and device
DE102016225886A1 (en) Method and device for position determination
EP3992659A1 (en) Method for operating a wireless location system, wireless location system and base station
DE102021204374A1 (en) UWB localization with independent UWB anchor synchronization
EP2643258B1 (en) Method and system for the georeferenced determination of the location of containers in the loading range of container cranes
DE102010052475B4 (en) tracking system
DE102006048547B4 (en) Remote Control System
AT524926B1 (en) System and method for assigning movable objects to a space
DE102014114529B4 (en) Sensor array and method for locating a sound source and/or for receiving a sound signal from a sound source
EP3364209A1 (en) Method and system for determining the position of at least one industrial truck
WO2013120527A1 (en) Radio network arrangement for a structure
AT507983B1 (en) TRACKING SYSTEM
DE102009039879B9 (en) Method for controlling the release of a device or a service, a transceiver device designed as a master and a system having such a device
EP3673283B1 (en) Apparatus and method for determining quality properties for angle measurement for a motor vehicle
DE102007042019A1 (en) Method for position determination or navigation of network nodes that are localized in space, involves forming defined areas in space in relation to one of reference network nodes

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: NAISE GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: NAISE GMBH, 64293 DARMSTADT, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: WITTE, WELLER & PARTNER PATENTANWAELTE MBB, DE

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final