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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Positionsbestimmungssysteme für Fahrzeuge. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Positionsbestimmungssysteme für Elektrofahrzeuge, die eine drahtlose Energieversorgung benötigen.
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Fahrzeug-Positionsbestimmungssysteme sollten eine Positionsinformation eines Fahrzeugs bereitstellen. Die Positionsinformation kann verwendet werden, um die Umgebung eines Fahrzeugs zu beurteilen oder um Leitinformationen zum effizienten Auffinden von bestimmten Orten bereitzustellen.
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Elektrofahrzeuge sind Fahrzeuge, z.B. Personenkraftwagen, Traktoren, Lieferwagen, Transporter, Lastkraftwagen jeder Art usw., die elektrische Energie verwenden, die in einer wiederaufladbaren Batterie gespeichert ist, die die Hauptenergiequelle des Fahrzeugs darstellt. Wenn die elektrische Energie des Fahrzeugs erschöpft ist, dann ist eine Wiederaufladung der Batterie erforderlich. Elektrische Energie kann über eine galvanische Verbindung, z.B. ein Stromkabel, zwischen dem Fahrzeug und einer Energiequelle übertragen werden. Doch kann die elektrische Energie auch drahtlos bereitgestellt werden. WPT-Systeme (WPT = Wireless Power Transfer, dt. drahtlose Energieübertragung) können Energie bereitstellen, ohne dass ein Stromkabel erforderlich ist. WPT-Systeme haben gewöhnlich eine Primärspule für die Übertragung der Energie, z.B. magnetischer Energie, und eine Sekundärspule zum Empfangen der Energie. Für einen hohen Wirkungsgrad und zur Verringerung oder Verhinderung der Deponierung von Energie fernab von der Sekundärspule ist ein ausreichend geringer horizontaler Abstand erwünscht.
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Deshalb soll ein Fahrzeug-Positionsbestimmungssystem eine ausreichend präzise Positionsinformation bereitstellen.
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Es ist möglich, eine HF-Antenne bei einer Bodenanordnung (GA) des Systems und eine HF-Antenne bei einer Fahrzeuganordnung (VA) des Systems zu verwenden. Ein Signal wird von der Antenne auf der VA ausgesendet und von der Antenne auf der GA empfangen. Messungen werden auf einem Raster für verschiedene horizontale (x und y) Positionen der VA vorgenommen und in einer Lookup-Tabelle gespeichert, die gewöhnlich als „Karte“ bezeichnet wird. Jeder von den Antennen kommende Datenpunkt wird mit jedem Punkt auf der Karte verglichen und es wird die Wurzel der mittleren Fehlerquadratsumme berechnet, um eine „beste“ Position des Fahrzeugs auf der Grundlage des kleinsten berechneten Fehlers einzuschätzen.
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Solche Systeme sind bekannt, z.B. aus den Beiträgen:
- „An Improved Neural Network Training, Algorithm for Wi-Fi Fingerprinting Positioning“ (Cheung, E. M . Hong Kong, China: ISPRS (2013)),
- „A Six-Antenna Station Based Indoor Positioning System“ (Chih-Yung Chen, T.-H . L.-C. Kaohsiung City, Taiwan: IEEE (2013)),
- „Indoor Positioning System Using Artificial Neural Network“ (Hamid Mehmood. N. K . Pathumthani, Thailand: Journal of Computer Science (2010)) oder
- „Lessons Learnt From Designing Indoor Positioning System Using 868MHz Radios and Neural Networks“ (Michal Meina, B. C. Warsaw, Poland: IEEE (2015)).
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Allerdings können diese Lösungen keine Genauigkeit im Zentimeterbereich erzielen. Es wäre erwünscht, eine Genauigkeit im Zentimeterbereich zu haben. Daher ist es erwünscht, alternative Lösungen zu haben, insbesondere alternative Lösungen, die eine verbesserte Positionsbestimmungsgenauigkeit bieten.
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In Anbetracht des oben Gesagten ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, verbesserte Anordnungen für verbesserte Positionsbestimmungssysteme bereitzustellen.
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Zu diesem Zweck werden eine verbesserte Bodenanordnung und eine verbesserte Fahrzeuganordnung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen bereitgestellt. Abhängige Ansprüche sehen bevorzugte Ausführungsformen vor.
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Es ist möglich, dass die Bodenanordnung eines Fahrzeug-Positionsbestimmungssystems eine erste Bodenanordnungsantenne umfasst. Die Bodenanordnung kann vorgesehen und geeignet sein, um zusammen mit der entsprechenden Fahrzeuganordnung zu arbeiten. Die Bodenanordnung und die Fahrzeuganordnung bilden die Anordnungen eines entsprechenden Fahrzeug-Positionsbestimmungssystems. Das Fahrzeug-Positionsbestimmungssystem kann vorgesehen und geeignet sein, um eine Position der Fahrzeuganordnung relativ zur Bodenanordnung zu bestimmen. Die Bestimmung der Position wird unter Verwendung eines neuronalen Netzes durchgeführt.
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Demgemäß ist es möglich, dass eine Fahrzeuganordnung des Fahrzeug-Positionsbestimmungssystems eine erste Fahrzeuganordnungsantenne umfasst. Ähnlich wie die oben beschriebene Bodenanordnung kann die Fahrzeuganordnung vorgesehen und geeignet sein, um zusammen mit der Bodenanordnung des Fahrzeug-Positionsbestimmungssystems zu arbeiten, um eine Position der Fahrzeuganordnung relativ zur Bodenanordnung zu bestimmen. Die Bestimmung der Position kann unter Verwendung eines neuronalen Netzes durchgeführt werden.
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Die Fahrzeuganordnung und die Bodenanordnung können wesentliche Elemente eines Fahrzeug-Positionsbestimmungssystems bilden. Die Bestimmung der Position wird unter Verwendung eines neuronalen Netzes durchgeführt.
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Das neuronale Netz kann als Teil der Bodenanordnung, als Teil der Fahrzeuganordnung oder als Teil einer dritten, externen Schaltungsanordung implementiert sein.
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Demgemäß ist es möglich, dass eine der Anordnungen, z.B. die Bodenanordnung und/oder die Fahrzeuganordnung, ein Computersystem umfasst, das das neuronale Netz bereitstellt.
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Es ist möglich, dass das Computersystem ein eingebettetes (embedded) System ist.
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Das neuronale Netz kann in Hardware vorgesehen sein. Dann umfasst das Computersystem die dementsprechend erforderlichen Schaltungselemente für ein neuronales Netz.
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Es ist jedoch auch möglich, dass das neuronale Netz in Software implementiert ist und das Computersystem die Elemente des neuronalen Netzes als Datenstrukturen implementiert, die in einem Speicher des Computersystems dargestellt sind.
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Ein eingebettetes System kann als Mikrocontroller ausgeführt sein, der programmiert ist und von einem Echtzeit-Betriebssystem gesteuert wird, wobei die Funktionalität des neuronalen Netzes als eine zweckbestimmte Funktion vorgesehen ist. Das eingebettete System ist in die Bodenanordnung, in die Fahrzeuganordnung oder allgemein in das Positionsbestimmungssystem eingebettet.
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Die erste Bodenanordnungsantenne kann zum Aussenden von Signalen verwendet werden. Die erste Fahrzeuganordnungsantenne kann zum Empfangen der Signale verwendet werden.
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Als Alternative ist es möglich, dass die erste Fahrzeuganordnungsantenne ein entsprechendes Signal aussendet und die erste Bodenanordnung das Signal empfängt. Das neuronale Netz kann verwendet werden, um das empfangene Signal auszuwerten und eine Positionsinformation in Bezug auf die Position von einer der zwei Anordnungen relativ zur jeweiligen anderen Anordnung bereitzustellen.
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Die Bodenanordnung kann in einer festen Position in einer beliebigen Umgebung angeordnet sein. Die Fahrzeuganordnung kann an einem entsprechenden Fahrzeug angebracht sein. Das Fahrzeug muss möglicherweise den Ort der Bodenanordnung aufsuchen, z.B. für die drahtlose Energieübertragung.
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Allerdings können die empfangenen Signale stark von den Umgebungen der Anordnung abhängen und eine herkömmliche Lookup-Tabelle kann - aufgrund möglicher Mehrdeutigkeiten der empfangenen Signale - eine vorgeschlagene Positionierungsinformation bereitstellen, die drastisch von der tatsächlichen Position abweicht.
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Die Bereitstellung des neuronalen Netzes für die Auswertung von einem empfangenen Signal oder einer Wiederholung davon verringert Ungenauigkeiten erheblich und die Qualität der vorgeschlagenen Positionssignale ist sehr verbessert.
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Das neuronale Netz kann ein trainiertes neuronales Netz sein. Das Training kann Lernprozesse umfassen, die die allgemeine Einrichtung der Bodenanordnung und die allgemeine Einrichtung der Fahrzeuganordnung betreffen.
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Außerdem kann das Training die Berücksichtigung der Umgebung der Bodenanordnung und/oder der Umgebung der Fahrzeuganordnung umfassen.
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Im Vergleich zur Verwendung der „Karte“, wie oben beschrieben, wird bei Verwendung eines trainierten neuronalen Netzes auch der Rechenaufwand erheblich reduziert.
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Ein reduzierter Rechenaufwand wird besonders geschätzt, wenn ein eingebettetes System verwendet wird, das einen niedrigen Energieverbrauch haben sollte.
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Es ist möglich, dass die Anordnung, z.B. die Bodenanordnung und/oder die Fahrzeuganordnung, ferner eine, zwei, drei oder vier zusätzliche Antennen umfasst. Die Bodenanordnung kann eine, zwei, drei oder vier zusätzliche Bodenanordnungsantennen umfassen. Die Fahrzeuganordnung kann eine, zwei, drei oder vier zusätzliche Fahrzeuganordnungsantennen umfassen.
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Die Verwendung einer einzigen Bodenanordnungsantenne in Verbindung mit einer einzigen Fahrzeuganordnungsantenne hat den Vorteil, dass eine geringe Datenmenge von dem neuronalen Netz verarbeitet werden muss. Es ist möglich, dass die Verwendung einer Antenne auf jeder Seite des Positionsbestimmungssystems ausreicht, um einen Abstand zwischen den zwei Anordnungen mit hoher Genauigkeit zur Verfügung zu stellen, wenn ein neuronales Netz zur Auswertung der Signale verwendet wird.
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Doch neben dem bloßen Abstand zwischen den Anordnungen können Informationen, die eine horizontale Überlagerung betreffen, und Informationen, die die Ausrichtung einer Anordnung relativ zur jeweiligen anderen Anordnung betreffen, ebenfalls von Vorteil sein.
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Durch die Bereitstellung von zwei oder mehr Antennen bei der Bodenanordnung und/oder von zwei oder mehr Antennen bei der Fahrzeuganordnung können Informationen erlangt werden, die die relative Ausrichtung betreffen. Doch ist die Komplexität der Datenverarbeitung erhöht. Die Verwendung eines neuronalen Netzes bietet jedoch einen guten Kompromiss zwischen Energieverbrauch, Genauigkeit des Abstands, Genauigkeit der Ausrichtung und Rechenzeit.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Positionsbestimmungssystem hat die Fahrzeuganordnung eine Fahrzeuganordnungsantenne und hat die Bodenanordnung vier Bodenanordnungsantennen. Die Fahrzeuganordnungsantenne sendet ein Signal aus, das von den vier Bodenanordnungsantennen empfangen wird, und das neuronale Netz ist auf der Seite der Bodenanordnung implementiert, wo eine dauerhafte Energieverbindung mit einer externen Energiequelle vorhanden sein und die Hardware des Computersystems speisen kann.
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Die Fahrzeuganordnungsantenne kann verschiedene Abstände zu den entsprechenden Bodenanordnungsantennen haben, sodass sich die bei den Bodenanordnungsantennen empfangenen Signale typischerweise voneinander unterscheiden. Dies versetzt das neuronale Netz in die Lage, den Abstand zwischen der Fahrzeuganordnung und der Bodenanordnung, z.B. zwischen einer Mitte der Fahrzeuganordnung und einer Mitte der Bodenanordnung, zu bestimmen. Des Weiteren ermöglicht eine derartige Ausgestaltung auch die Bestimmung der Ausrichtung der Bodenanordnung relativ zur Fahrzeuganordnung. Zu diesem Zweck können die Abstrahlcharakteristiken der Fahrzeuganordnungsantenne eine Richtungsabhängigkeit aufweisen.
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Es ist möglich, dass die Bodenanordnungsantennen und die Fahrzeuganordnungsantennen magnetische Antennen sind. Die magnetischen Antennen können eine Betriebsfrequenz in einem Bereich zwischen 50 kHz und 150 kHz haben.
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Somit ist es möglich, dass die Fahrzeuganordnungsantenne ein magnetisches Signal aussendet, das von den Bodenanordnungsantennen empfangen wird. Insbesondere können die Bodenanordnungsantennen eine magnetische Feldstärke des von der Fahrzeuganordnungsantenne in der Position der jeweiligen Bodenanordnungsantennen abgestrahlten Magnetfelds bestimmen.
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Die empfangenen magnetischen Feldstärken in den Positionen der Bodenanordnungsantennen können als Eingangssignal für das neuronale Netz verwendet werden. Das neuronale Netz verarbeitet die empfangenen magnetischen Feldstärken und schlägt eine relative Position und/oder eine relative Ausrichtung zwischen den zwei Anordnungen vor. Im Vergleich zu Lookup-Tabelle-basierten Systemen, die HF-Signale zur Positionsbestimmung verwenden, verbessert die Verwendung von magnetischen Informationen in Verbindung mit einer Verarbeitung durch ein neuronales Netz nachhaltig die Genauigkeit in Bezug auf den Abstand, die Genauigkeit in Bezug auf die Ausrichtung und, wegen der geringeren Rechenzeit, den Energieverbrauch.
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Es ist möglich, dass eine Anordnung, z.B. die Bodenanordnung und/oder die Fahrzeuganordnung, ferner eine HF-Antenne umfasst.
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Die HF-Antenne kann verwendet werden, um ein entsprechendes Positions-, Ausrichtungs- und/oder Leitsignal, z.B. von der Bodenanordnung zur Fahrzeuganordnung, bereitzustellen, um die Fahrzeuganordnung zur richtigen Position bei der Bodenanordnung, z.B. für die drahtlose Energieübertragung, zu leiten.
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Die HF-Antennen der zwei Anordnungen können in einem HF-Frequenzbereich mit elektromagnetischen Signalen arbeiten, z.B. unter Verwendung von Bluetooth-Signalen, von Kommunikationssystemen eines GSM-Systems, eines LTE-Systems, eines 5G-Kommunikationssystems, eines Wi-Fi-Systems oder eines ähnlichen Datenübertragungssystems, das elektromagnetische HF-Signale verwendet.
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Es ist möglich, dass das neuronale Netz eine beste Positionsinformation auf der Grundlage einer Levenberg-Marquardt-Optimierung bereitstellt. Eine solche Optimierung kann während des Trainings verwendet werden, um die Eingangsinformationen des neuronalen Netzes in einer energie- und zeiteffizienten Weise in einer ersten Schicht zu verarbeiten. In einer zweiten Schicht kann PSO (Particle Swarm Optimization, Partikelschwarmoptimierung) zur globalen Optimierung verwendet werden.
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Die globale Optimierung ist erforderlich, um imstande zu sein, eine global gültige Basisschätzung der Position in der xy-Ebene zu finden. Andernfalls kann ein lokales Optimum als die aktuelle Position angesehen werden, die von der realen Position abweicht, die mit einem anderen lokalen Optimum in einer anderen horizontalen Position übereinstimmt.
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Die Levenberg-Marquardt-Optimierung verwendet den Levenberg-Marquardt-Algorithmus, der auch als die gedämpfte Methode der kleinsten Quadrate bekannt ist, die zur Lösung von Nichtlineare-kleinste-Quadrate-Problemen verwendet wird. Die Levenberg-Marquardt-Optimierung kann zur mehrdimensionalen Kurvenanpassung verwendet werden.
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Das neuronale Netz kann eine Vielzahl von Kaskadenstufen aufweisen. Jede Stufe hat einen oder mehrere Eingangsknoten und mindestens einen Ausgangsknoten sowie einen Signalkomparator zwischen den Eingangsknoten und dem Ausgangsknoten. Die internen Einstellungen jeder Stufe, z.B. die interne Signalweiterleitung von den Eingangsknoten zu den Ausgangsknoten und die Bereitstellung des entsprechenden Ausgangssignals am Ausgangsknoten, legen eine entsprechende Anzahl von Freiheitsgraden fest, die zur Anzahl der Dimensionen der mehrdimensionalen Kurvenanpassung beitragen, für die das globale Optimum gewünscht wird.
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Wenn jede Stufe n Freiheitsgrade vorsieht und das neuronale Netz m Stufen hat, die zwischen einem Eingang und einem Ausgang des neuronalen Netzes in Reihe kaskadiert sind, dann beträgt die Anzahl der Dimensionen der mehrdimensionalen Kurvenanpassung n x m. Das Training des neuronalen Netzes beinhaltet das Finden optimaler Werte für die internen Einstellungen der Stufe. Somit umfasst das Training im Wesentlichen das Finden der optimalen n x m internen Einstellungen des neuronalen Netzes, die die Signalverarbeitung zwischen dem Eingang und dem Ausgang des neuronalen Netzes bedingen.
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Wie oben festgestellt, können die Anordnungen Anordnungen eines WPT-Systems sein. Demgemäß ist es möglich, dass die Anordnung eine Primärspule oder eine Sekundärspule umfassen kann. Wenn die Anordnung eine Bodenanordnung ist, dann kann die Anordnung insbesondere eine Primärspule umfassen. Wenn die Anordnung eine Fahrzeuganordnung ist, dann kann die Anordnung eine Sekundärspule umfassen.
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Energie kann von der Primärspule zur Sekundärspule übertragen werden, wenn das WPT-System aktiv ist.
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Die Primärspule oder die Sekundärspule kann aus einer Spiralspule und einer DD-Spule (Doppel-D-Spule) ausgewählt sein.
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Vorzugsweise sind die Primärspule und die Sekundärspule vom selben Spulentyp.
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Eine Spiralspule kann eine Radialsymmetrie aufweisen. Das bedeutet, dass die Ausrichtung der Sekundärspule gegenüber der Primärspule von sekundärer Bedeutung sein kann, solange die zwei Spulen eine ausreichend große horizontale Überlappung aufweisen.
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Wenn jedoch DD-Spulen verwendet werden, dann ist - zusätzlich zu einer großen horizontalen Nähe - die richtige Ausrichtung der Spulen erforderlich.
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Des Weiteren wird das entsprechende Fahrzeug-Positionsbestimmungssystem bereitgestellt. Das Fahrzeug-Positionsbestimmungssystem umfasst eine Bodenanordnung und eine Fahrzeuganordnung. Die Bodenanordnung und die Fahrzeuganordnung können wie oben beschrieben sein.
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Des Weiteren kann die Fahrzeuganordnung zum Leiten eines oder mehrerer Elektrofahrzeuge zu einer Bodenanordnung verwendet werden, z.B. für die drahtlose Energieübertragung.
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Ein Verfahren zum Leiten einer Fahrzeuganordnung in eine Nähe einer Bodenanordnung, bei dem die Fahrzeuganordnung und die Bodenanordnung wie oben beschrieben sein können, kann einen oder mehrere Schritte umfassen, die aus Folgendem ausgewählt sind:
- - Verwenden des neuronalen Netzes zur Triangulation des Magnetismus eines nahen Felds,
- - Verwenden des neuronalen Netzes als Datenapproximationsfunktion.
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Die Triangulation des Magnetismus eines nahen Felds bestimmt einen Abstand und/oder eine Ausrichtung auf der Grundlage der unterschiedlichen magnetischen Feldstärken, die von den Empfangsantennen des Systems bestimmt werden.
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Die Verwendung des neuronalen Netzes als Datenapproximationsfunktion beinhaltet die Verwendung der magnetischen Feldstärken als Eingangssingale für das neuronale Netz. Das neuronale Netz wurde derart trainiert, dass die internen Einstellungen der Stufen derart sind, dass eine beste Position und/oder eine beste Ausrichtung am Ausgang des neuronalen Netzes vorgeschlagen wird.
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Ein Verfahren zum Trainieren einer Anordnung, wie oben beschrieben, umfasst einen oder mehrere Schritte, die aus Folgendem ausgewählt sind:
- - Trainieren des neuronalen Netzes unter Verwendung einer Levenberg-Marquardt-Optimierung,
- - Durchführen einer globalen Optimierung unter Verwendung einer PSO.
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Wesentliche Aspekte der Anordnungen und Einzelheiten bevorzugter Ausführungsformen werden in den beigefügten schematischen Figuren veranschaulicht.
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In den Figuren:
- zeigt 1 Elemente eines Fahrzeug-Positionsbestimmungssystems;
- zeigt 2 Kaskadenstufen des neuronalen Netzes;
- zeigt 3 eine Primär- und eine Sekundärspule;
- zeigt 4 die Verwendung von DD Spulen;
- zeigt 5 die Verwendung von vier Bodenanordnungsantennen;
- zeigt 6 die Verwendung von HF-Antennen;
- veranschaulicht 7 die Komplexität der zu verarbeitenden Daten; und
- veranschaulicht 8 die Effizienz eines auf einem neuronalen Netz basierten Fahrzeug-Positionsbestimmungssystems.
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1 zeigt ausgewählte Einzelheiten eines Fahrzeug-Positionsbestimmungssystems VPS. Das Fahrzeug-Positionsbestimmungssystem VPS umfasst eine Fahrzeuganordnung VA und eine Bodenanordnung GA. Die Fahrzeuganordnung hat eine erste Fahrzeuganordnungsantenne VAA1. Die Bodenanordnung GA hat eine erste Bodenanordnungsantenne GAA1 und ein Computersystem CS.
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Das Computersystem CS muss nicht notwendigerweise in der Bodenanordnung implementiert sein. Das Computersystem CS kann auch ein Element der Fahrzeuganordnung VA sein.
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Über die Antennen VAA1 und GAA1 kann ein Abstand zwischen der Fahrzeuganordnung und der Bodenanordnung oder zwischen den Antennen der Anordnungen bestimmt werden.
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Die Bestimmung kann unter Verwendung eines neuronalen Netzes erfolgen. 2 veranschaulicht Stufen ST des neuronalen Netzes NN. Das neuronale Netz NN umfasst eine Vielzahl von Stufen ST, die zwischen einem Eingang IN und einem Ausgang OUT kaskadiert sind. Eine Stufe ST kann einen oder mehrere Eingangsknoten IPN und einen oder mehrere Ausgangsknoten OPN umfassen. Ein Komparator COM ist zwischen die Eingangsknoten IPN und die Ausgangsknoten OPN geschaltet. Die internen Einstellungen der Stufen ST bedingen die Datenverarbeitung zwischen dem Eingang IN und dem Ausgang OUT derart, dass für bestimmte Eingangsinformationen am Eingang IN, z.B. magnetische Feldstärken von vier Bodenanordnungsantennen, das Ausgangssignal, beispielsweise x- und y-Koordinaten und eine Ausrichtung zwischen den Anordnungen, bestimmt wird.
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3 zeigt die Verwendung einer runden Primärspule und einer runden Sekundärspule. Die Spulen erstrecken sich mit ihren Wicklungen in der xy-Ebene und die Energieübertragung kann erfolgen, wenn die Primärspule PC und die Sekundärspule SC horizontal zueinander ausgerichtet sind. Für einen guten Wirkungsgrad der Energieübertragung befindet sich die Sekundärspule typischerweise in einer Position zwischen 1 cm und 50 cm oberhalb der vertikalen Position der Primärspule PC.
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4 veranschaulicht die Verwendung einer DD-Spule als Primärspule PC bei der Bodenanordnung GA und einer DD-Spule als Sekundärspule SC bei der Fahrzeuganordnung. Während ein Ausrichtungsversatz in dem Fall nicht von Bedeutung ist, in dem Spulen eine Kreissymmetrie aufweisen, erfordert die Verwendung von DD-Spulen eine präzise Angleichung der Ausrichtung der Fahrzeuganordnung VA relativ zur Bodenanordnung GA zusätzlich zu einer übereinstimmenden horizontalen Position.
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Demgemäß sind zusätzliche Bodenanordnungsantennen GAA2, GAA3 und GAA4 bei der Bodenanordnung GA vorgesehen, sodass die Ausrichtung zusätzlich zum Abstand von dem neuronalen Netz bestimmt werden kann.
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5 veranschaulicht die Verwendung von vier Bodenanordnungsantennen, wenn eine spiralförmige Primärspule PC verwendet wird. Die Verwendung von vier Bodenanordnungsantennen bietet nicht nur die Möglichkeit, eine Ausrichtung zu bestimmen, sondern sorgt außerdem für eine verbesserte Genauigkeit bei der Bestimmung des Abstands zwischen einer Mitte der Sekundärspule SC der Fahrzeuganordnung und der Mitte der Primärspule PC der Bodenanordnung GA.
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6 veranschaulicht die Möglichkeit, HF-Antennen ANT bei der Fahrzeuganordnung VA und/oder der Bodenanordnung GA vorzusehen, sodass eine der zwei Anordnungen mit der jeweiligen anderen Anordnung kommunizieren kann, z.B. zum Leiten der Fahrzeuganordnung VA zur Bodenanordnung GA, wenn die Bestimmung der Position und der Ausrichtung bei der Bodenanordnung GA durchgeführt wird.
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7 veranschaulicht eine mögliche und asymmetrische Feldstärkenverteilung, die von einem horizontalen (x, y) Abstand abhängt. Insbesondere veranschaulicht 7 die x,y-Positionen einer beispielhaften magnetischen Feldstärke. Die Verteilung der magnetischen Feldstärke hat eine vierlappige Form. Doch hängt die Form der Lappen von der magnetischen Umgebung des Systems ab. Die magnetische Umgebung des Systems, z.B. das Vorhandensein von magnetischen Materialien, verändert sich im Verlauf der Zeit. Demgemäß ist die Feldstärkenverteilung komplex und zeitabhängig.
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Doch ermöglicht die Verwendung eines neuronalen Netzes trotz der Komplexität, der mangelnden Symmetrie und der Zeitabhängigkeit der Verteilung der magnetischen Feldstärke eine hohe Genauigkeit.
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8 veranschaulicht die Leistung des entsprechenden Positionsbestimmungssystems, das ein neuronales Netz zur Abstandsbestimmung verwendet. Insbesondere veranschaulicht 8 den Fehler Δ, der von dem Abstand d zwischen der Bodenanordnung und der Fahrzeuganordnung abhängt. Die mit REQ bezeichnete Linie gibt die gewünschte Anforderung an die Positionsgenauigkeit an. Bei Abständen über 500 mm liegt der durchschnittlich vom neuronalen Netz bereitgestellte Abstand deutlich innerhalb des verlangten Genauigkeitsbereichs.
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Bezugszeichenliste
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- COM:
- Komparator
- CS:
- Computersystem
- d:
- Abstand zwischen Fahrzeuganordnung und Bodenanordnung
- Δ:
- Fehler
- GAA1:
- erste Bodenanordnungsantenne
- VAA1:
- erste Fahrzeuganordnungsantenne
- GA:
- Bodenanordnung
- IPN:
- Eingangsknoten
- IN:
- Eingang des neuronalen Netzes
- NN:
- neuronales Netz
- OPN:
- Ausgangsknoten
- OUT:
- Ausgang des neuronalen Netzes
- PC:
- Primärspule
- REQ:
- Anforderung
- ANT:
- HF-Antenne
- GAA2, GAA3, GAA4:
- zweite, dritte, vierte Bodenanordnungsantenne
- SC:
- Sekundärspule
- ST:
- Stufe des neuronalen Netzes
- VA:
- Fahrzeuganordnung
- VPS:
- Fahrzeug-Positionsbestimmungssystem
