DE102020134160A1

DE102020134160A1 - Transponder, Flugobjekt und Verfahren zum Ermitteln einer Position eines Objekts

Info

Publication number: DE102020134160A1
Application number: DE102020134160.1A
Authority: DE
Inventors: Martin Laabs; Dirk Plettemeier
Original assignee: Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Technische Universitaet Dresden
Priority date: 2020-12-18
Filing date: 2020-12-18
Publication date: 2022-06-23
Also published as: EP4264321A1; US20240036188A1; WO2022129174A1

Abstract

Ein Transponder, ein Flugobjekt und ein Verfahren zum Ermitteln einer Position eines Objekts werden offenbart, wobei der Transponder zum Anbringen an einem zu lokalisierenden Objekt aufweist: ein oder mehrere Antennen; einen Modulator, der eingerichtet ist, einen Rückstreukoeffizienten der ein oder mehreren Antennen zu modulieren; wobei die ein oder mehreren Antennen eingerichtet sind, zumindest einen Teil eines von einem Flugobjekt gesendeten Flugobjektsignals in Abhängigkeit des modulierten Rückstreukoeffizienten derart zu reflektieren, dass mittels des reflektierten Flugobjektsignals eine Position des Transponders ermittelt werden kann.

Description

Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen einen Transponder, ein Flugobjekt und ein Verfahren zum Ermitteln einer Position eines Objekts.
Im Allgemeinen können Objekte mittels verschiedener Ortungssysteme weltweit geortet werden. Hierbei kann es erforderlich sein, einen möglichst großen Bereich (z.B. der Erdoberfläche) abzudecken. Insbesondere für kleine Objekte und/oder Objekte, die nur ein geringes Gewicht tragen können (zum Beispiel kleine Tiere, wie Vögel und Insekten), kann es erforderlich sein, einen Transponder, der an diesen Objekten angebracht werden kann, und ein Ortungssystem mittels dessen die Position des Transponders ermittelt werden kann bereitzustellen. Ferner kann es erforderlich sein, mehrere zu ortende Objekte voneinander zu unterscheiden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden ein Transponder, ein Flugobjekt und ein Verfahren zum Ermitteln einer Position eines Objekts bereitgestellt. Insbesondere werden ein Transponder, ein Flugobjekt und ein Verfahren zum Ermitteln einer Position eines Objekts bereitgestellt, mittels denen kleine Objekte und/oder Objekte, die nur ein geringes Gewicht tragen können, geortet (z.B. weltweit geortet) werden kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist ein Transponder zum Anbringen an einem zu lokalisierenden Objekt auf: ein oder mehrere Antennen; einen Modulator, der eingerichtet ist, einen Rückstreukoeffizienten der ein oder mehreren Antennen zu modulieren; wobei die ein oder mehreren Antennen eingerichtet sind, zumindest einen Teil eines von einem Flugobjekt gesendeten Flugobjektsignals in Abhängigkeit des modulierten Rückstreukoeffizienten derart zu reflektieren, dass mittels des reflektierten Flugobjektsignals eine Position des Transponders ermittelt werden kann.
Der Transponder mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 bildet ein erstes Beispiel.
Ein Objekt kann jedes Objekt sein, an dem mittels ein oder mehrerer Befestigungselemente (z.B. einem Band, einem Riemen, einer Schelle, einem Klebstoff etc.) der Transponder angebracht werden kann. Zum Beispiel kann ein Objekt ein kleines Tier, wie beispielsweise ein Vogel oder ein Insekt, oder ein Gut, etc. sein.
Ein Flugobjekt (in manchen Aspekten auch als Flugvorrichtung bezeichnet) kann jede Art von Objekt sein, dass sich oberhalb der Erdoberfläche (z.B. in der Atmosphäre, z.B. im Weltall) fortbewegen (z.B. fliegen, z.B. schweben, z.B. gleiten) kann. Zum Beispiel kann ein Flugobjekt ein Flugzeug, ein Hubschrauber, eine Drohne, ein Ballon, ein Satellit, etc. sein.
Das hierin beschriebene Modulieren des Rückstreuquerschnitts hat den Effekt, dass ein sehr kleiner passiver Transponder mittels ein oder mehrerer Flugobjekte geortet werden kann.
Es wird darauf hingewiesen, dass mehrere Modulatoren verwendet werden können. Es wird ferner darauf hingewiesen, dass ein Radarreflektor anstatt der ein oder mehreren Antennen oder zusätzlich zu den ein oder mehreren Antennen verwendet werden kann und dass der Modulator eingerichtet sein kann, einen Rückstreukoeffizienten des Radarreflektors derart zu modulieren, wie hierin mit Bezug auf die ein oder mehreren Antennen beschrieben ist.
Das Flugobjektsignal kann ein moduliertes Flugobjektsignal sein. Das in diesem Absatz beschriebene Merkmal in Kombination mit dem ersten Beispiel bildet ein zweites Beispiel.
Das modulierte Flugobjektsignal kann ein frequenzmoduliertes Flugobjektsignal und/oder ein codiertes Flugobjektsignal sein. Das in diesem Absatz beschriebene Merkmal in Kombination mit dem zweiten Beispiel bildet ein drittes Beispiel.
Der Transponder kann ein Gewicht von weniger als 1 g aufweisen. Das in diesem Absatz beschriebene Merkmal in Kombination mit einem oder mehreren des ersten Beispiels bis dem dritten Beispiel bildet ein viertes Beispiel.
Das hat den Effekt, dass der Transponder an kleinen Objekten und/oder Objekten, die nur ein geringes Gewicht tragen können, angebracht werden kann, so dass die Position dieser Objekte ermittelt werden kann.
Der Transponder kann eine Energiequelle aufweisen, die eingerichtet ist, den Modulator mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Energiequelle (z.B. Batterie, Solarzelle, andere Energie-Harvesting-Einrichtungen) kann eine Lebensdauer von mindestens 30 Wochen aufweisen. Die in diesem Absatz beschriebenen Merkmale in Kombination mit einem oder mehreren des ersten Beispiels bis dem vierten Beispiel bilden ein fünftes Beispiel.
Der Modulator kann eingerichtet sein, den Rückstreukoeffizienten der ein oder mehreren Antennen (z.B. einen Rückstreuquerschnitt) periodisch zu ändern. Die in diesem Absatz beschriebenen Merkmale in Kombination mit einem oder mehreren des ersten Beispiels bis dem fünften Beispiel bilden ein sechstes Beispiel.
Der Modulator kann eingerichtet sein, den Rückstreukoeffizienten der ein oder mehreren Antennen mittels einer Frequenzmodulation zu modulieren. Die in diesem Absatz beschriebenen Merkmale in Kombination mit einem oder mehreren des ersten Beispiels bis dem sechsten Beispiel bilden ein siebtes Beispiel.
Der Modulator kann eingerichtet sein, den Rückstreukoeffizienten der ein oder mehreren Antennen derart zu modulieren, dass das reflektierte Flugobjektsignal unter Verwendung der Modulation dem Transponder zugeordnet werden kann. Die in diesem Absatz beschriebenen Merkmale in Kombination mit einem oder mehreren des ersten Beispiels bis dem siebten Beispiel bilden ein achtes Beispiel.
Der Modulator kann eingerichtet sein, den Rückstreukoeffizienten der ein oder mehreren Antennen derart zu modulieren, dass das reflektierte Flugobjektsignal eine von den modulierten Rückstreukoeffizienten abhängige Frequenzverschiebung aufweist. Die in diesem Absatz beschriebenen Merkmale in Kombination mit einem oder mehreren des ersten Beispiels bis dem achten Beispiel bilden ein neuntes Beispiel.
Ein Flugobjekt zum Lokalisieren eines Transponders kann aufweisen: ein Antennenarray, das eingerichtet ist, ein von einem Transponder reflektiertes Flugobjektsignal zu empfangen; und ein oder mehreren Prozessoren, die eingerichtet sind, eine Position des Transponders unter Verwendung des empfangenen reflektierten Flugobjektsignals zu ermitteln. Das Flugobjekt mit den in diesem Absatz beschriebenen Merkmalen bildet ein zehntes Beispiel.
Das Flugobjekt kann sich mit einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit bewegen (z.B. fortbewegen). Die in diesem Absatz beschriebenen Merkmale in Kombination mit dem zehnten Beispiel bilden ein elftes Beispiel.
Das Antennenarray kann eine Vielzahl von Antennen aufweisen, wobei jede Antenne der Vielzahl von Antennen eingerichtet ist, das reflektierte Flugobjektsignal zu empfangen. Die in diesem Absatz beschriebenen Merkmale in Kombination mit dem zehnten Beispiel oder dem elften Beispiel bilden ein zwölftes Beispiel.
Jede Antenne der Vielzahl von Antennen kann einer jeweiligen Verarbeitungseinrichtung einer Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen zugeordnet sein. Mindestens eine Verarbeitungseinrichtung der Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen kann eingerichtet sein, das von der zugeordneten Antenne empfangene reflektierte Flugobjektsignal zu verarbeiten und unter Verwendung einer Position des Flugobjekts einen Elevationswinkel des Transponders zu ermitteln. Die in diesem Absatz beschriebenen Merkmale in Kombination mit dem zwölften Beispiel bilden ein dreizehntes Beispiel.
Die mindestens eine Verarbeitungseinrichtung kann eingerichtet sein, den Elevationswinkel des Transponders unter Verwendung der Position des Satelliten und einer Ausleuchtungszone des Antennenarrays zu ermitteln. Die in diesem Absatz beschriebenen Merkmale in Kombination mit dem dreizehnten Beispiel bilden ein vierzehntes Beispiel.
Jede Verarbeitungseinrichtung der Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen kann eingerichtet sein, eine Phasendifferenz des jeweils empfangenen reflektierten Flugobjektsignals zu ermitteln. Die ein oder mehreren Prozessoren können eingerichtet sein, einen Azimutwinkel des Transponders unter Verwendung der mittels der Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen ermittelten Phasendifferenzen und der Position des Flugobjekts zu ermitteln. Die in diesem Absatz beschriebenen Merkmale in Kombination mit einem oder mehreren des zwölften Beispiels bis dem vierzehnten Beispiel bilden ein fünfzehntes Beispiel.
Die ein oder mehreren Prozessoren können eingerichtet sein, den Azimutwinkel des Transponders unter Verwendung der mittels der Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen ermittelten Phasendifferenzen, der Position des Flugobjekts, und einer Ausleuchtungszone des Antennenarrays zu ermitteln. Die in diesem Absatz beschriebenen Merkmale in Kombination mit dem fünfzehnten Beispiel bilden ein sechzehntes Beispiel.
Die ein oder mehreren Prozessoren können eingerichtet sein, den Azimutwinkel des Transponders unter Verwendung der mittels der Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen ermittelten Phasendifferenzen, der Position des Flugobjekts, der Ausleuchtungszone des Antennenarrays und einer Flugbahn des Flugobjekts zu ermitteln. Die in diesem Absatz beschriebenen Merkmale in Kombination mit dem sechzehnten Beispiel bilden ein siebzehntes Beispiel.
Die ein oder mehreren Prozessoren können eingerichtet sein, die Position des Transponders unter Verwendung des ermittelten Elevationswinkels und des ermittelten Azimutwinkels des Transponders zu ermitteln. Die in diesem Absatz beschriebenen Merkmale in Kombination mit einem oder mehreren des dreizehnten Beispiels oder dem vierzehnten Beispiel und mit einem oder mehreren des fünfzehnten Beispiels bis dem siebzehnten Beispiel bilden ein achtzehntes Beispiel.
Das Flugobjekt kann eingerichtet sein, ein Synthetisches-Apertur-Radar-Verfahren in Flugrichtung des Flugobjekts durchzuführen, um die Position des Transponders zu ermitteln. Die in diesem Absatz beschriebenen Merkmale in Kombination mit einem oder mehreren des zehnten Beispiels bis dem achtzehnten Beispiel bilden ein neunzehntes Beispiel.
Anschaulich wird derart ein größerer Bereich (z.B. Erdoberfläche) über eine Abfolge von Unterbereichen (z.B. durch eine Ausleuchtungszone des Antennenarrays definiert) über einen Zeitraum abgetastet. Zum Beispiel werden derart reflektierte Flugobjektsignale über einen fortlaufenden Zeitraum detektiert.
Das Flugobjekt kann ferner eine Sendeantenne aufweisen, die eingerichtet ist, das Flugobjektsignal in Richtung des Transponders zu senden. Die in diesem Absatz beschriebenen Merkmale in Kombination mit einem oder mehreren des zehnten Beispiels bis dem neunzehnten Beispiel bilden ein zwanzigstes Beispiel.
Mindestens eine Verarbeitungseinrichtung der Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen kann eingerichtet sein, eine Frequenz des von der zugeordneten Antenne empfangenen reflektierten Flugobjektsignals zu ermitteln. Die ein oder mehreren Prozessoren können eingerichtet sein, unter Verwendung der ermittelten Frequenz des empfangenen reflektierten Flugobjektsignals und einer Frequenz des von der Sendeantenne gesendeten Flugobjektsignals eine Dopplerverschiebung des reflektierten Flugobjektsignals zu ermitteln. Die in diesem Absatz beschriebenen Merkmale in Kombination mit dem zwanzigsten Beispiel bilden ein einundzwanzigstes Beispiel.
Ein Ortungssystem kann ein oder mehrere Transponder gemäß einem oder mehreren des ersten Beispiels bis dem neunten Beispiel aufweisen. Das Ortungssystem kann ein oder mehrere Flugobjekte gemäß einem oder mehreren des zehnten Beispiels bis dem einundzwanzigsten Beispiel aufweisen. Das Ortungssystem mit den in diesem Absatz beschriebenen Merkmalen bildet ein zweiundzwanzigstes Beispiel.
Das Ortungssystem kann ferner ein anderes Flugobjekt, das eingerichtet ist, das Flugobjektsignal in Richtung der ein oder mehreren Transponder zu senden, aufweisen. Die in diesem Absatz beschriebenen Merkmale in Kombination mit dem zweiundzwanzigsten Beispiel bilden ein dreiundzwanzigstes Beispiel.
Ein Verfahren zum Ermitteln einer Position eines Objekts kann aufweisen: Reflektieren zumindest eines Teils eines von einem Flugobjekt gesendeten Flugobjektsignals an einem an einem Objekt angebrachten Transponder, welcher ein oder mehrere Antennen mit einem modulierten Rückstreuquerschnitt (z.B. einer modulierten Fußpunktimpedanz) aufweist, derart, dass mittels des reflektierten Flugobjektsignals die Position des Objekts ermittelt werden kann. Das Verfahren mit den in diesem Absatz beschriebenen Merkmalen bildet ein vierundzwanzigstes Beispiel.
Das Verfahren kann ferner aufweisen: Empfangen des reflektierten Flugobjektsignals mittels des Flugobjekts; Ermitteln eines Elevationswinkels und eines Azimutwinkels des Transponders unter Verwendung des empfangenen reflektierten Flugobjektsignals und einer Position des Flugobjekts; und Ermitteln der Position des Objekts unter Verwendung des ermittelten Elevationswinkels und des ermittelten Azimutwinkels. Die in diesem Absatz beschriebenen Merkmale in Kombination mit dem vierundzwanzigsten Beispiel bilden ein fünfundzwanzigstes Beispiel.
Das Ermitteln des Elevationswinkels und des Azimutwinkels des Transponders unter Verwendung des empfangenen reflektierten Flugobjektsignals und der Position des Flugobjekts kann aufweisen: Ermitteln des Elevationswinkels und des Azimutwinkels des Transponders unter Verwendung des empfangenen reflektierten Flugobjektsignals und der Position des Flugobjekts mittels einer digitalen Strahlformung. Die in diesem Absatz beschriebenen Merkmale in Kombination mit dem fünfundzwanzigsten Beispiel bilden ein sechsundzwanzigstes Beispiel.
Das Empfangen des reflektierten Flugobjektsignals mittels des Flugobjekts kann ein Empfangen des reflektierten Flugobjektsignals mittels eines Antennenarrays des Flugobjekts, wobei das Antennenarray eine Vielzahl von Antennen aufweist, aufweisen. Das Ermitteln des Elevationswinkels und des Azimutwinkels des Transponders unter Verwendung des empfangenen reflektierten Flugobjektsignals und der Position des Satelliten mittels einer digitalen Strahlformung kann aufweisen: Verarbeiten des empfangenen reflektierten Flugobjektsignals mittels jeder Verarbeitungseinrichtung einer Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen des Antennenarrays, wobei jede Verarbeitungseinrichtung der Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen einer Antenne der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist, wobei das Verarbeiten des empfangenen reflektierten Flugobjektsignals durch eine Verarbeitungseinrichtung aufweisen kann: Ermitteln einer Phasendifferenz des empfangenen reflektierten Flugobjektsignals; und Ermitteln des Elevationswinkels des Transponders unter Verwendung der Position des Flugobjekts. Das Verfahren kann ein Ermitteln des Azimutwinkels des Transponders unter Verwendung der mittels jeder Verarbeitungseinrichtung der Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen ermittelten Phasendifferenzen des empfangenen reflektierten Flugobjektsignals aufweisen. Die in diesem Absatz beschriebenen Merkmale in Kombination mit dem fünfundzwanzigsten Beispiel oder dem sechsundzwanzigsten Beispiel bilden ein siebenzwanzigstes Beispiel.
Das Ermitteln des Elevationswinkels des Transponders unter Verwendung der Position des Flugobjekts kann aufweisen: Konvertieren des empfangenen reflektierten Flugobjektsignals in ein Basisbandsignal; Filtern des Basisbandsignals mittels eines Pulskompressionsverfahren und/oder eines Azimutkompressionsverfahrens; Herausfiltern eines Hintergrundechosignals aus dem Basisbandsignal mittels eines Filterverfahrens (z.B. Zeitfilterverfahrens, Frequenzfilterverfahrens, ein Filterverfahren im Codebereich); Ermitteln eines Abstandes zwischen dem Flugobjekt und dem Transponder unter Verwendung des gefilterten Basisbandsignals; Ermitteln des Elevationswinkels des Transponders unter Verwendung der Position des Flugobjekts und des Abstandes zwischen dem Flugobjekt und dem Transponder. Die in diesem Absatz beschriebenen Merkmale in Kombination mit dem siebenundzwanzigsten Beispiel bilden ein achtundzwanzigstes Beispiel.
Das Verfahren kann ferner aufweisen: Empfangen des reflektierten Flugobjektsignals mittels eines anderen Flugobjekts; Ermitteln eines Elevationswinkels und eines Azimutwinkels des Transponders unter Verwendung des empfangenen reflektierten Flugobjektsignals und einer Position des anderen Flugobjekts; und Ermitteln der Position des Objekts unter Verwendung des ermittelten Elevationswinkels und des ermittelten Azimutwinkels. Die in diesem Absatz beschriebenen Merkmale in Kombination mit einem oder mehreren des vierundzwanzigsten Beispiels bis dem achtundzwanzigsten Beispiel bilden ein neunundzwanzigstes Beispiel.
Das Ermitteln des Elevationswinkels und des Azimutwinkels des Transponders unter Verwendung des empfangenen reflektierten Flugobjektsignals und der Position des anderen Flugobjekts kann aufweisen: Ermitteln des Elevationswinkels und des Azimutwinkels des Transponders unter Verwendung des empfangenen reflektierten Flugobjektsignals und der Position des anderen Flugobjekts mittels einer digitalen Strahlformung. Die in diesem Absatz beschriebenen Merkmale in Kombination mit dem neunundzwanzigsten Beispiel bilden ein dreißigstes Beispiel.
Das Empfangen des reflektierten Flugobjektsignals mittels des anderen Flugobjekts kann ein Empfangen des reflektierten Flugobjektsignals mittels eines Antennenarrays des anderen Flugobjekts, wobei das Antennenarray eine Vielzahl von Antennen aufweist, aufweisen. Das Ermitteln des Elevationswinkels und des Azimutwinkels des Transponders unter Verwendung des empfangenen reflektierten Flugobjektsignals und der Position des anderen Flugobjekts mittels einer digitalen Strahlformung kann aufweisen: Verarbeiten des empfangenen reflektierten Flugobjektsignals mittels jeder Verarbeitungseinrichtung einer Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen des Antennenarrays, wobei jede Verarbeitungseinrichtung der Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen einer Antenne der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist, wobei das Verarbeiten des empfangenen reflektierten Flugobjektsignals durch eine Verarbeitungseinrichtung aufweist: Ermitteln einer Phasendifferenz des empfangenen reflektierten Flugobjektsignals; und Ermitteln des Elevationswinkels des Transponders unter Verwendung der Position des anderen Flugobjekts. Das Verfahren kann ferner aufweisen: Ermitteln des Azimutwinkels des Transponders unter Verwendung der mittels jeder Verarbeitungseinrichtung der Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen ermittelten Phasendifferenzen des empfangenen reflektierten Flugobjektsignals. Die in diesem Absatz beschriebenen Merkmale in Kombination mit dem neunundzwanzigsten Beispiel oder dem dreißigsten Beispiel bilden ein einunddreißigstes Beispiel.
Das Ermitteln des Elevationswinkels des Transponders unter Verwendung der Position des anderen Flugobjekts kann aufweisen: Konvertieren des empfangenen reflektierten Flugobjektsignals in ein Basisbandsignal; Filtern des Basisbandsignals mittels eines Pulskompressionsverfahren und/oder eines Azimutkompressionsverfahrens; Herausfiltern eines Hintergrundechosignals aus dem Basisbandsignal mittels eines Filterverfahrens (z.B. Zeitfilterverfahrens, Frequenzfilterverfahrens, z.B. eines Filterverfahrens im Codebereich); Ermitteln eines Abstandes zwischen dem anderen Flugobjekt und dem Transponder unter Verwendung des gefilterten Basisbandsignals; Ermitteln des Elevationswinkels des Transponders unter Verwendung der Position des anderen Flugobjekts und des Abstandes zwischen dem anderen Flugobjekt und dem Transponder. Die in diesem Absatz beschriebenen Merkmale in Kombination mit dem einunddreißigsten Beispiel bilden ein zweiunddreißigstes Beispiel.
Ein Verfahren zum Ermitteln einer jeweiligen Position eines ersten Objekts und eines zweiten Objekts kann aufweisen: Modulieren, mittels einer ersten Modulation, eines Rückstreukoeffizienten (z.B. Fußpunktimpedanz) von einem ersten Transponder zugeordneten ein oder mehreren ersten Antennen, wobei der erste Transponder an einem ersten Objekt angebracht ist; Modulieren, mittels einer zweiten Modulation, eines Rückstreukoeffizienten (z.B. Fußpunktimpedanz) von einem zweiten Transponder zugeordneten ein oder mehreren zweiten Antennen, wobei der zweite Transponder an einem zweiten Objekt angebracht ist, und wobei die erste Modulation des Rückstreukoeffizienten des ersten Transponders von der zweiten Modulation der Rückstreukoeffizienten des zweiten Transponders verschieden ist; Reflektieren zumindest eines Teils eines von einem Flugobjekt gesendeten Flugobjektsignals an dem ersten Transponder und zumindest eines Teils des gesendeten Flugobjektsignals an dem zweiten Transponder derart, dass mittels des an dem ersten Transponder reflektierten Flugobjektsignal die Position des ersten Objekts ermittelt werden kann und dass mittels des an dem zweiten Transponder reflektierten Flugobjektsignal die Position des zweiten Objekts ermittelt werden kann. Das Verfahren mit den in diesem Absatz beschriebenen Merkmalen bildet ein dreiunddreißigstes Beispiel.
Das an dem ersten Transponder reflektierte Flugobjektsignal kann unter Verwendung der ersten Modulation dem ersten Transponder zugeordnet werden kann. Das an dem zweiten Transponder reflektierte Flugobjektsignal kann unter Verwendung der zweiten Modulation dem zweiten Transponder zugeordnet werden kann. Die in diesem Absatz beschriebenen Merkmale in Kombination mit dem dreiunddreißigsten Beispiel bilden ein vierunddreißigstes Beispiel.
Das Verfahren kann ferner aufweisen: Empfangen des an dem ersten Transponder reflektierten Flugobjektsignals mittels des Flugobjekts; Ermitteln eines ersten Elevationswinkels und eines ersten Azimutwinkels des ersten Transponders unter Verwendung des empfangenen an dem ersten Transponder reflektierten Flugobjektsignals und einer Position des Flugobjekts; Ermitteln der Position des ersten Objekts unter Verwendung des ermittelten ersten Elevationswinkels und des ermittelten ersten Azimutwinkels; Empfangen des an dem zweiten Transponder reflektierten Flugobjektsignals mittels des Flugobjekts; Ermitteln eines zweiten Elevationswinkels und eines zweiten Azimutwinkels des zweiten Transponders unter Verwendung des empfangenen an dem zweiten Transponder reflektierten Flugobjektsignals und der Position des Flugobjekts; Ermitteln der Position des zweiten Objekts unter Verwendung des ermittelten zweiten Elevationswinkels und des ermittelten zweiten Azimutwinkels. Die in diesem Absatz beschriebenen Merkmale in Kombination mit dem dreiunddreißigsten Beispiel oder dem vierunddreißigsten Beispiel bilden ein fünfunddreißigstes Beispiel.
Das Verfahren kann ferner aufweisen: Empfangen des an dem ersten Transponder reflektierten Flugobjektsignals mittels eines anderen Flugobjekts; Ermitteln eines ersten Elevationswinkels und eines ersten Azimutwinkels des ersten Transponders unter Verwendung des empfangenen an dem ersten Transponder reflektierten Flugobjektsignals und einer Position des anderen Flugobjekts; Ermitteln der Position des ersten Objekts unter Verwendung des ermittelten ersten Elevationswinkels und des ermittelten ersten Azimutwinkels; Empfangen des an dem zweiten Transponder reflektierten Flugobjektsignals mittels des anderen Flugobjekts; Ermitteln eines zweiten Elevationswinkels und eines zweiten Azimutwinkels des zweiten Transponders unter Verwendung des empfangenen an dem zweiten Transponder reflektierten Flugobjektsignals und der Position des anderen Flugobjekts; Ermitteln der Position des zweiten Objekts unter Verwendung des ermittelten zweiten Elevationswinkels und des ermittelten zweiten Azimutwinkels. Die in diesem Absatz beschriebenen Merkmale in Kombination mit dem dreiunddreißigsten Beispiel oder dem vierunddreißigsten Beispiel bilden ein sechsunddreißigstes Beispiel.
Ein Verfahren zum Ermitteln einer jeweiligen Position von ein oder mehreren Objekten einer Vielzahl von Objekten, das Verfahren kann aufweisen: für jeden Transponder einer Vielzahl von Transpondern, Modulieren eines Rückstreuquerschnitts von dem Transponder zugeordneten ein oder mehreren Antennen, wobei die Modulation des Rückstreuquerschnitts eines jeden Transponders von der Modulation des Rückstreuquerschnitts der anderen Transponder der Vielzahl von Transpondern verschieden ist, und wobei jeder Transponder der Vielzahl von Transpondern an einem zugeordneten Objekt der Vielzahl von Objekten angebracht ist; Reflektieren zumindest eines jeweiligen Teils eines von einem Satelliten gesendeten Flugobjektsignals an ein oder mehreren Transpondern der Vielzahl von Transpondern derart, dass mittels des an den ein oder mehreren Transpondern reflektierten Flugobjektsignals die jeweilige Position der den ein oder mehreren Transpondern zugeordneten ein oder mehreren Objekte ermittelt werden kann. Das Verfahren mit den in diesem Absatz beschriebenen Merkmalen bildet ein siebenunddreißigstes Beispiel.
Ein Computerprogrammprodukt kann Programminstruktionen speichern, welche, wenn sie ausgeführt werden, das Verfahren nach einem oder mehreren des vierundzwanzigsten Beispiels bis dem siebenunddreißigstes Beispiel auszuführen. Das in diesem Absatz beschriebene Computerprogrammprodukt bildet ein achtunddreißigstes Beispiel.
Ein Computerprogramm kann Anweisungen speichern, die bei Ausführung durch einen Prozessor bewirken, dass der Prozessor ein Verfahren nach einem oder mehreren des vierundzwanzigsten Beispiels bis dem siebenunddreißigstes Beispiel durchführt. Das in diesem Absatz beschriebene Computerprogramm bildet ein neununddreißigstes Beispiel.
Ein computerlesbares Medium kann Anweisungen speichern, die bei Ausführung durch einen Prozessor bewirken, dass der Prozessor ein Verfahren nach einem oder mehreren des vierundzwanzigsten Beispiels bis dem siebenunddreißigstes Beispiel durchführt. Das in diesem Absatz beschriebene computerlesbare Medium bildet ein vierzigstes Beispiel.
Ein nichtflüchtiges Medium kann Anweisungen speichern, die bei Ausführung durch einen Prozessor bewirken, dass der Prozessor ein Verfahren nach einem oder mehreren des vierundzwanzigsten Beispiels bis dem siebenunddreißigstes Beispiel durchführt. Das in diesem Absatz beschriebene nichtflüchtige Medium bildet ein einundvierzigstes Beispiel.
Eine Verwendung eines Transponders zum Anbringen an einem zu lokalisierenden Objekt für ein Flugobjekt-gestütztes Lokalisieren des Objekts bildet ein zweiundvierzigstes Beispiel. Der Transponder kann aufweisen: ein oder mehrere Antennen; einen Modulator, der eingerichtet ist, einen Rückstreukoeffizienten der ein oder mehreren Antennen zu modulieren; wobei die ein oder mehreren Antennen eingerichtet sind, zumindest einen Teil eines von einem Flugobjekt gesendeten Flugobjektsignals in Abhängigkeit des modulierten Rückstreukoeffizienten zu reflektieren.
Das Flugobjekt kann gemäß einem oder mehreren des zehnten Beispiels bis dem einundzwanzigsten Beispiel eingerichtet sein. Das in diesem Absatz beschriebene Merkmal bildet ein vierundvierzigstes Beispiel
Der verwendete Transponder kann ein herkömmlicher passiver Transponder, wie beispielsweise ein herkömmlicher passiver RFID-Chip sein. Der Transponder kann zum Beispiel herkömmliche Empfangs-/Sende-Technik aufweisen. Die in diesem Absatz beschriebenen Merkmale in Kombination mit dem zweiundvierzigsten Beispiel oder dem dreiundvierzigsten Beispiel bilden ein vierundvierzigstes Beispiel.
Es zeigen

1A und 1B einen Transponder gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
2A bis 2F ein beispielhaftes Ortungssystem gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
3 eine anschauliche Darstellung jeweiliger Ausleuchtungszonen gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
4 ein Verfahren zum Ermitteln einer Position eines Objekts gemäß verschiedenen Ausführungsformen.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann.
Der Begriff „Prozessor“ kann als jede Art von Entität verstanden werden, die die Verarbeitung von Daten oder Signalen erlaubt. Die Daten oder Signale können beispielsweise gemäß zumindest einer (d.h. einer oder mehr als einer) spezifischen Funktion behandelt werden, die vom Prozessor ausgeführt wird. Ein Prozessor kann eine analoge Schaltung, eine digitale Schaltung, eine Mischsignalschaltung, eine Logikschaltung, einen Mikroprozessor, eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU), einen digitalen Signalprozessor (DSP), eine programmierbare Gatter-Anordnung (FPGA), eine integrierte Schaltung oder eine beliebige Kombination davon aufweisen oder daraus gebildet sein. Jede andere Art der Implementierung der jeweiligen Funktionen, die nachstehend ausführlicher beschrieben werden, kann auch als Prozessor oder Logikschaltung verstanden werden. Es versteht sich, dass einer oder mehrere der hierin detailliert beschriebenen Verfahrensschritte von einem Prozessor ausgeführt (z.B. realisiert) werden können, durch eine oder mehrere spezifische Funktionen, die von dem Prozessor ausgeführt werden. Der Prozessor kann daher eingerichtet sein, eines der hierin beschriebenen Verfahren oder dessen Komponenten zur Informationsverarbeitung durchzuführen.
Um kleine Objekte (zum Beispiel kleiner Güter) und/oder Objekte, die nur ein geringes Gewicht tragen können (zum Beispiel kleine Tiere, wie Vögel und Insekten), zu orten, kann es erforderlich sein, einen Transponder bereitzustellen, der an diesen Objekten angebracht werden kann und/oder Vorschriften entsprechend angebracht werden darf (z.B. in dem Fall von kleinen Tieren kann ein Maximalgewicht des Transponders vorgeschrieben sein). Ferner kann es erforderlich sein, ein Ortungssystem bereitzustellen, mittels dessen die Position des Transponders ermittelt werden kann. Verschiedene Ausführungsformen betreffen einen Transponder, ein Flugobjekt, ein Ortungssystem und ein Verfahren zum Ermitteln einer Position eines Objekts mittels denen ein leichter (z.B. mit einem Gewicht von weniger als 1 g) Transponder (z.B. weltweit) unter Verwendung eines Flugobjekts geortet werden kann.
1A und 1B zeigen einen Transponder 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Der Transponder 100 kann eingerichtet sein, an einem Objekt (z.B. einem kleinen Tier, wie einem Vogel oder einem Insekt, z.B. an einem Gut, etc.) angebracht zu werden können.
Der Transponder 100 kann ein oder mehrere Antennen 102 aufweisen. Der Transponder 100 kann einen Modulator 104 (z.B. eine Modulationseinrichtung) aufweisen. Der Modulator 104 kann eingerichtet sein, einen Rückstreukoeffizienten der ein oder mehreren Antennen 102 zu modulieren. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Modulieren des Rückstreukoeffizienten einen Rückstreuquerschnitt des Transponders 100 modulieren. Der Modulator 104 kann eingerichtet sein, den Rückstreukoeffizienten der ein oder mehreren Antennen 102 derart zu modulieren, dass der Rückstreukoeffizient (und damit zum Beispiel auch der Rückstreuquerschnitt) der ein oder mehreren Antennen 102 geändert (z.B. periodisch geändert) wird.
Der Modulator 104 kann zum Beispiel eingerichtet sein, den Rückstreukoeffizienten der ein oder mehreren Antennen 102 zu modulieren, indem der Modulator 104 eine Fußpunktimpedanz der ein oder mehreren Antennen 102 moduliert. Der Modulator 104 kann eingerichtet sein, die Fußpunktimpedanz der ein oder mehreren Antennen 102 mittels einer Frequenzmodulation zu modulieren.
Die ein oder mehrere Antennen 102 können eingerichtet sein, zumindest einen Teil eines von einem Flugobjekt (z.B. von einem Flugzeug, z.B. von einem Hubschrauber, z.B. von einer Drohne, z.B. von einem Ballon, z.B. von einem Satelliten) gesendeten Flugobjektsignals 106 (z.B. in Richtung Erde gesendeten Flugobjektsignals 106) in Abhängigkeit des modulierten Rückstreuquerschnitts (z.B. der modulierten Fußpunktimpedanz) derart zu reflektieren, dass mittels des reflektierten Flugobjektsignals 108 eine Position (z.B. eine Position auf der Oberfläche, z.B. eine dreidimensionale Position) des Transponders 100 ermittelt werden kann. Anschaulich können die ein oder mehreren Antennen 102 eingerichtet sein, das Flugobjektsignals 106 derart zu reflektieren, dass das mittels der ein oder mehreren Antennen 102 reflektierte Flugobjektsignals 108 von einem an der Erdoberfläche reflektierten Flugobjektsignal unterschieden werden kann. Das Flugobjektsignal 106 kann zum Beispiel ein moduliertes Flugobjektsignal sein. Das modulierte Flugobjektsignal kann zum Beispiel ein frequenzmoduliertes Flugobjektsignal (z.B. ein frequenzmoduliertes Dauerstrich-Flugobjektsignal) sein. Das modulierte Flugobjektsignal kann zum Beispiel ein codiertes Flugobjektsignal (siehe zum Beispiel 110 in 1B) sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Transponder 100 ein Gewicht von weniger als 5 g (z.B. weniger als 4 g, z.B. weniger als 3 g, z.B. weniger als 2 g, z.B. weniger als 1 g) aufweisen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Transponder 100 eine Energiequelle aufweisen. Die Energiequelle kann eingerichtet sein, den Modulator 104 mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Energiequelle kann eine Lebensdauer von mindestens 30 Wochen (z.B. von mehr als 40 Wochen, z.B. von mehr als 50 Wochen, etc.) aufweisen. Die Energiequelle kann zum Beispiel eine Batterie, eine Solarzelle und/oder eine Einrichtung, die Energie-Harvesting verwendet, aufweisen.
Der Modulator 104 kann eingerichtet sein, den Rückstreukoeffizienten (z.B. die Fußpunktimpedanz) der ein oder mehreren Antennen 102 derart zu modulieren, dass das reflektierte Flugobjektsignal 108 eine von einem Modulationssignal abhängige Frequenzverschiebung aufweist. Der Modulator 104 kann eingerichtet sein, den Rückstreukoeffizienten der ein oder mehreren Antennen 102 derart zu modulieren, dass das reflektierte Flugobjektsignal 108 unter Verwendung der Modulation dem Transponder 100 zugeordnet werden kann. Anschaulich kann der Transponder 100 unter Verwendung der Modulation des Transponders 100 von anderen Transpondern unterschieden werden. Ferner kann der Modulator 104 eingerichtet sein, den Rückstreukoeffizienten der ein oder mehreren Antennen 102 derart zu modulieren, dass das von dem Transponder 100 reflektierte Flugobjektsignal 108 von anderen reflektierten Signalen (z.B. an anderen Objekten reflektierten Signalen, z.B. an der Erdoberfläche reflektierten Signalen) unterschieden werden kann.
2A bis 2F zeigen ein beispielhaft Ortungssystem 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Ortungssystem 200 kann einen oder mehrere Transponder 100 aufweisen. Das Ortungssystem 200 kann ferner ein oder mehrere Flugobjekte (z.B. Flugvorrichtungen) aufweisen. Das Flugobjekt kann ein Flugobjekt zum Lokalisieren der ein oder mehreren Transponder 100 sein. Zum Beispiel kann das Ortungssystem 200 einen Satelliten 202 als Flugobjekt aufweisen.
Im Folgenden wird das Ortungssystem 200 zur Veranschaulichung mit einem Satelliten als Flugobjekt beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass der mit Bezug auf das Ortungssystem 200 beschriebene Satellit auch jede andere Art von Flugobjekt (z.B. ein Hubschrauber, z.B. ein Flugzeug, z.B. eine Drohne, z.B. Ballon, etc.) sein kann, das imstande ist, sich oberhalb (z.B. mit einem Abstand zu) der Erdoberfläche (z.B. in der Atmosphäre, z.B. im Weltall) fortzubewegen (z.B. zu fliegen, z.B. zu schweben, z.B. zu gleiten).
Der Satellit 202 kann eingerichtet sein, das Flugobjektsignal 106 zu senden. der Satellit 202 kann eine Sendeantenne aufweisen. Die Sendeantenne kann eingerichtet sein, das Flugobjektsignal 106 in Richtung des Transponders 100 zu senden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Satellit 202 eingerichtet sein, das reflektierte Flugobjektsignal 108 zu empfangen (siehe, zum Beispiel 2A). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Ortungssystem 200 ferner einen anderen Satelliten 204 aufweisen. Der andere Satellit 204 kann eingerichtet sein, das reflektierte Flugobjektsignal 108 zu empfangen (siehe, zum Beispiel 2B). Der Satellit 202 kann sich mit einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit bewegen. Der andere Satellit 204 kann sich mit einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit bewegen.
Im Folgenden wird mit Bezug auf 2C der zum Empfangen des reflektierte Flugobjektsignal 108 eingerichtete Satellit (Satellit 202 bzw. Satellit 204) anschaulich beschrieben. 2C stellt zur Veranschaulichung das Empfangen des reflektierten Flugobjektsignal 108 durch den anderen Satelliten 204 dar. Allerdings wird darauf hingewiesen, dass auch der erste Satellit 202 derart eingerichtet sein kann.
Der andere Satellit 204 kann ein Antennenarray 206 aufweisen. Das Antennenarray 206 kann zum Beispiel ein lineares Antennenarray sein. Das Antennenarray 206 kann zum Beispiel ein MIMO-Array-Antenne (Multiple Input Multiple Output Array Antenne) sein. Das Antennenarray 206 des Satelliten 204 kann eingerichtet sein, ein von dem Transponder 100 reflektiertes Flugobjektsignal 108 zu empfangen. Das Antennenarray 206 kann eine Vielzahl von Antennen aufweisen, anschaulich dargestellt für die Antennen 206A und 206B. Die Vielzahl von Antennen können zum Beispiel separate Antennen sein. Jede Antenne der Vielzahl von Antennen kann eingerichtet sein, das reflektierte Flugobjektsignal 108 zu empfangen. Anschaulich kann die Fokussierung auf eine Richtung mittels einer kohärenten Addition der von den Antennen der Vielzahl von Antennen empfangenen zueinander verzögerten Flugobjektsignale erreicht werden. Der Satellit 204 kann ein oder mehrere Prozessoren 210 aufweisen. Die ein oder mehreren Prozessoren 210 können eingerichtet sein, eine Position des Transponders 100 unter Verwendung des empfangenen reflektierten Flugobjektsignals 108 zu ermitteln.
Der Satellit 204 kann eine Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen 208 aufweisen. Jede Verarbeitungseinrichtung der Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen 208 kann einer jeweiligen Antenne der Vielzahl von Antennen zugeordnet sein. Zum Beispiel kann der Antenne 206A die Verarbeitungseinrichtung 208A zugeordnet sein. Zum Beispiel kann der Antenne 206B die Verarbeitungseinrichtung 208B zugeordnet sein. Jede Verarbeitungseinrichtung der Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen 208 kann eingerichtet sein, das von der zugeordneten Antenne empfangene reflektierte Flugobjektsignal 108 zu verarbeiten. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Satellit 204 eine digitale Strahlformung verwenden.
Zur Veranschaulichung wird die Verarbeitung des empfangenen reflektierten Flugobjektsignals 108 durch eine Verarbeitungseinrichtung und die ein oder mehreren Prozessoren 210 mit Bezug auf 2D beschrieben. 2D zeigt anschaulich das Ortungssystem 200 zum Orten des Transponders 100 auf (bzw. oberhalb) der Erdoberfläche. Die Erde ist durch Nordpol (N) und Südpol (S) gekennzeichnet.
Mindestens eine Verarbeitungseinrichtung der Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen 208 kann eingerichtet sein, das von der zugeordneten Antenne empfangene reflektierte Flugobjektsignal 108 zu verarbeiten und einen Elevationswinkel 214 des Transponders 100 zu ermitteln. Zum Beispiel kann jede Verarbeitungseinrichtung der Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen 208 kann eingerichtet sein, das von der zugeordneten Antenne empfangene reflektierte Flugobjektsignal 108 zu verarbeiten und einen jeweiligen Elevationswinkel 214 des Transponders 100 zu ermitteln. Die ein oder mehreren Prozessoren 210 können eingerichtet sein, einen Mittelwert (z.B. arithmetisches Mittel, z.B. Median) der ermittelten Elevationswinkel als Elevationswinkel 214 des Transponders 100 zu ermitteln. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die mindestens eine Verarbeitungseinrichtung der Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen 208 eingerichtet sein, das von der zugeordneten Antenne empfangene reflektierte Flugobjektsignal 108 zu verarbeiten und den Elevationswinkel 214 des Transponders 100 unter Verwendung einer Position des Satelliten 204 zu ermitteln. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Verarbeitungseinrichtung eingerichtet sein, eine Frequenz des von der zugeordneten Antenne empfangenen reflektierten Flugobjektsignals 108 zu ermitteln. Die ein oder mehreren Prozessoren 210 können eingerichtet sein, unter Verwendung der ermittelten Frequenz des empfangenen reflektierten Flugobjektsignals 108 und einer Frequenz des von der Sendeantenne gesendeten Flugobjektsignals 106 (zum Beispiel kann die Frequenz des gesendeten Flugobjektsignals 106 dem Satelliten 204 bekannt sein, zum Beispiel kann eine Information bezüglich der Frequenz des gesendeten Flugobjektsignals 106 an den Satelliten 204 übermittelt werden) eine Dopplerverschiebung des reflektierten Flugobjektsignals 108 zu ermitteln. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die ein oder mehreren Prozessoren unter Verwendung der ermittelten Dopplerverschiebung und der Position des Satelliten einen Abstand des Transponders 100 von dem Satelliten 204 zu ermitteln.
Jede Verarbeitungseinrichtung der Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen 208 kann eingerichtet sein, eine Phasendifferenz des jeweils empfangenen reflektierten Flugobjektsignals 108 zu ermitteln. Die ein oder mehreren Prozessoren 210 können eingerichtet sein, einen Azimutwinkel 216 des Transponders 100 unter Verwendung der mittels der Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen 208 ermittelten Phasendifferenzen und der Position des Satelliten 204 zu ermitteln.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die ein oder mehreren Prozessoren 210 eingerichtet sein, die Position des Transponders 100 unter Verwendung des ermittelten Elevationswinkels 214 und des ermittelten Azimutwinkels 216 des Transponders 100 zu ermitteln.
2E zeigt anschaulich eine Ausleuchtungszone 222 der Sendeantenne des Satelliten 202. Anschaulich kann die Ausleuchtungszone 222 der Sendeantenne des Satelliten 202 der Bereich sein, in den das von dem Satelliten 202 gesendete Flugobjektsignal ausgestrahlt wird. Das Antennenarray 206 des anderen Satelliten 204 kann eine Ausleuchtungszone 224 (in manchen Aspekten auch als Footprint bezeichnet) aufweisen. Es wird darauf hingewiesen, dass die Ausleuchtungszone 222 der Sendeantenne auf der Erdoberfläche ellipsenförmig sein kann und dass die Ausleuchtungszone 224 des Antennenarray 206 auf der Erdoberfläche ellipsenförmig sein kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die mindestens eine Verarbeitungseinrichtung der Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen 208 eingerichtet sein, das von der zugeordneten Antenne empfangene reflektierte Flugobjektsignal 108 zu verarbeiten und den Elevationswinkel 214 des Transponders 100 unter Verwendung der Position des Satelliten 204 und der Ausleuchtungszone 224 des Antennenarrays 206 zu ermitteln.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Verarbeitungseinrichtung (z.B. mehrere Verarbeitungseinrichtungen der Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen 208, z.B. jede Verarbeitungseinrichtung der Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen 208) das von der zugeordneten Antenne empfangene reflektierte Flugobjektsignal 108 in ein Basisbandsignal konvertieren. Zum Beispiel kann eine Verarbeitungseinrichtung einen Mischer aufweisen und kann eingerichtet sein, das empfangene reflektierte Flugobjektsignal 108 mittels Mischens mit dem gesendeten Flugobjektsignal 106 in das Basisbandsignal zu konvertieren. Eine Verarbeitungseinrichtung kann eingerichtet sein, das Basisbandsignal mittels eines Pulskompressionsverfahrens und/oder eines Azimutkompressionsverfahrens zu filtern. Eine Verarbeitungseinrichtung kann eingerichtet sein, ein Hintergrundechosignal aus dem Basisbandsignal (z.B. dem mittels des Pulskompressionsverfahrens und/oder des Azimutkompressionsverfahrens gefilterten Basisbandsignal) mittels eines Filterverfahrens (z.B. eines Zeitfilterverfahrens, z.B. eines Frequenzfilterverfahrens, z.B. eines Filterverfahrens im Codebereich) herauszufiltern. Eine Verarbeitungseinrichtung kann eingerichtet sein, einen Abstand zwischen dem Satelliten 204 und dem Transponder 100 unter Verwendung des gefilterten Basisbandsignals zu ermitteln. Eine Verarbeitungseinrichtung kann eingerichtet sein, den Elevationswinkel 214 des Transponders 100 unter Verwendung der Position des Satelliten 2054 und des Abstands zwischen dem Satelliten 204 und dem Transponder 100 zu ermitteln.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die ein oder mehreren Prozessoren 210 eingerichtet sein, den Azimutwinkel 216 des Transponders 100 unter Verwendung der mittels der Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen 208 ermittelten Phasendifferenzen, der Position des Satelliten 204 und der Ausleuchtungszone des Antennenarrays 206 zu ermitteln. Zum Beispiel können die ein oder mehreren Prozessoren 210 eingerichtet sein, den Azimutwinkel 216 des Transponders 100 unter Verwendung der ermittelten Phasendifferenzen, der Position des Satelliten 204, der Ausleuchtungszone 224 des Antennenarrays 206 und der Ausleuchtungszone 222 der Sendeantenne zu ermitteln. Anschaulich kann die Position des Transponders 100 unter Verwendung einer Schnittmenge der Ausleuchtungszone 224 des Antennenarrays 206 und der Ausleuchtungszone 222 der Sendeantenne ermittelt werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die ein oder mehreren Prozessoren 210 unter Verwendung der ermittelten Dopplerverschiebung und der Position des Satelliten einen Abstand des Transponders 100 von dem Satelliten 204 zu ermitteln. Die ein oder mehreren Prozessoren 210 können eingerichtet sein, unter Verwendung des Abstands des Transponders 100 und der Ausleuchtungszone 224 des Antennenarrays 206 den Elevationswinkel 214 des Transponders 100 zu ermitteln.
Mit Bezug auf 2F kann sich der Satellit 204 entlang einer Flugbahn 226 bewegen. Zum Beispiel kann sich der Satellit 204 entlang der Flugbahn 226 mit einer im Wesentlichen konstanten Flugbahn bewegen. Zum Beispiel kann der Satellit 204 zu einem ersten Zeitpunkt eine erste Position 204A und zu einem zweiten Zeitpunkt eine zweite Position 204B aufweisen. Der zweite Zeitpunkt kann zum Beispiel zeitlich nach dem ersten Zeitpunkt liegen. Das Antennenarray 206 kann eine erste Ausleuchtungszone 224A an der ersten Position 204A und eine zweite Ausleuchtungszone 224B an der zweiten Position 204A aufweisen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Satellit 204 ein Synthetisches-Apertur-Radar-(SAR)-Verfahren in Flugrichtung des Satelliten 204 durchführen. Zum Beispiel kann der Satellit 204 ein SAR-Verfahren in Flugrichtung des Satelliten 204 durchführen, um die Position des Transponders 100 zu ermitteln. Anschaulich kann der Satellit 204 zum ersten Zeitpunkt an der ersten Position 204A ein erstes reflektiertes Flugobjektsignal und zum zweiten Zeitpunkt an der zweiten Position 204B ein zweites reflektiertes Flugobjektsignal empfangen. Der Satellit 204 kann das erste reflektierte Flugobjektsignal und das zweite reflektierte Flugsignal jeweils entsprechend zu dem reflektierten Flugobjektsignal 108, wie hierin beschrieben, verarbeiten. Anschaulich kann sich der Satellit 204 fortbewegen und einen durch die Ausleuchtungszone des Antennenarrays 206 definierten Bereich abtasten. So kann der Satellit 204 anschaulich im Laufe der Zeit die Erdoberfläche abtasten. Wird ein an einem Transponder reflektiertes Flugobjektsignal empfangen, so kann der Satellit 204, wie hierin beschrieben, die Position des Transponders ermitteln.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die ein oder mehreren Prozessoren 210 eingerichtet sein, den Azimutwinkel 216 des Transponders 100 unter Verwendung der mittels der Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen 208 ermittelten Phasendifferenzen, der Position des Satelliten 204, der Ausleuchtungszone 224 des Antennenarrays 206 und der Flugbahn 226 des Satelliten 204 zu ermitteln.
3 zeigt eine anschauliche 2D-Darstellung der Ausleuchtungszone 222 der Sendeantenne des Satelliten 202 und der Ausleuchtungszone 224 des Antennenarrays 206 des anderen Satelliten 204, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Wie hierin beschrieben, können ein oder mehrere Verarbeitungseinrichtungen der Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen 208 eingerichtet sein, den Elevationswinkel 214 des Transponders 100 zu ermitteln. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die ein oder mehreren Prozessoren 210 unter Verwendung der von der Vielzahl von Antennen des Antennenarrays 206 ermittelten Phasendifferenzen einen Einfallwinkel des empfangenen reflektierten Flugobjektsignals 108 bezüglich des Antennenarrays 206 ermitteln. Unter Verwendung des ermittelten Einfallwinkels kann der Azimutbereich, in dem sich der Transponder 100 befinden kann, zum Beispiel auf den Bereich 230 (anschaulich dargestellt mit Bezug auf die Ausleuchtungszone 222) begrenzt werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann unter Verwendung des ermittelten Einfallwinkels und der Ausleuchtungszone 224 des Antennenarrays 206 Azimutwinkel 216 des Transponders 100 ermittelt werden. Anschaulich kann der Azimutwinkel 216 des Transponders 100 als Schnittmenge des Bereichs 230 und der Ausleuchtungszone 224 ermittelt werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Ortungssystem 200 einen ersten Transponder und einen zweiten Transponder aufweisen. Zum Beispiel kann der erste Transponder an einem ersten Objekt angebracht sein. Der zweite Transponder kann an einem von dem ersten Objekt verschiedenen zweiten Objekt angebracht sein. Der erste Transponder kann im Wesentlichen dem Transponder 100 entsprechen, wobei der Rückstreukoeffizient der ein oder mehreren Antennen des ersten Transponders mittels einer ersten Modulation moduliert wird. Der zweite Transponder kann im Wesentlichen dem Transponder 100 entsprechen, wobei der Rückstreukoeffizient der ein oder mehreren Antennen des zweiten Transponders mittels einer von der ersten Modulation verschiedenen zweiten Modulation moduliert wird.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann zumindest ein Teil des von der Sendeantenne des Satelliten 202 gesendeten Flugobjektsignals 106 an dem ersten Transponder reflektiert werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann zumindest ein Teil des von der Sendeantenne des Satelliten 202 gesendeten Flugobjektsignals 106 an dem zweiten Transponder reflektiert werden.
Das Antennenarray 206 des anderen Satelliten 204 kann eingerichtet sein, das an dem ersten Transponder reflektierte Flugobjektsignal zu empfangen und der andere Satellit 204 kann, wie hierin für das reflektierte Flugobjektsignal 108 beschrieben, die Position des ersten Transponders ermitteln. Hierbei kann der andere Satellit 204 das reflektierte Flugobjektsignal unter Verwendung der ersten Modulation dem ersten Transponder zuordnen. Das Antennenarray 206 des anderen Satelliten 204 kann eingerichtet sein, das an dem zweiten Transponder reflektierte Flugobjektsignal zu empfangen und der andere Satellit 204 kann, wie hierin für das reflektierte Flugobjektsignal 108 beschrieben, die Position des zweiten Transponders ermitteln. Hierbei kann der andere Satellit 204 das reflektierte Flugobjektsignal unter Verwendung der zweiten Modulation dem zweiten Transponder zuordnen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Ortungssystem 200 eine Vielzahl von Transpondern aufweisen. Jeder Transponder der Vielzahl von Transpondern kann einem jeweiligen Objekt zugeordnet (z.B. an diesem angebracht) sein. Jeder Transponder der Vielzahl von Transpondern kann im Wesentlichen dem Transponder 100 entsprechen, wobei die Modulation der jeweiligen Antennen von ein oder mehreren Transpondern der Vielzahl von Transpondern von der Modulation der jeweiligen Antennen der anderen Transponder der Vielzahl von Transpondern verschieden ist. Zum Beispiel können die Transponder der Vielzahl von Transpondern in verschiedene Gruppen und/oder Klassen eingeordnet sein und jede Gruppe bzw. Klasse kann eine von den anderen Gruppen/Klassen verschiedene Modulation der Antennen der jeweiligen Transponder aufweisen. Zum Beispiel kann so ein empfangenes reflektiertes Flugobjektsignal einer Gruppe bzw. Klasse zugeordnet werden. Als ein anschauliches Beispiel kann derart zum Beispiel zwischen verschiedenen Arten von Vögeln unterschieden werden, sofern jede Vogelart einer jeweiligen Modulation zugeordnet ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Modulation der jeweiligen Antennen eines jeden Transponders der Vielzahl von Transpondern von den anderen Transpondern der Vielzahl von Transpondern verschieden sein. Anschaulich kann derart unter Verwendung der jeweiligen Modulation jedes empfangene, an einem Transponder reflektierte, Flugobjektsignal eineindeutig einem Transponder der Vielzahl von Transpondern zugeordnet werden.
4 zeigt ein Verfahren 400 zum Ermitteln einer Position eines Objekts gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
Das Verfahren 400 kann ein Reflektieren zumindest eines Teils eines von einem Flugobjekt gesendeten Flugobjektsignals an einem an dem Objekt angebrachten Transponder, welcher ein oder mehrere Antennen mit einem modulierten Rückstreukoeffizienten (z.B. einem modulierten Rückstreuquerschnitt) aufweist, derart, dass mittels des reflektierten Flugobjektsignals die Position des Objekts ermittelt werden kann (in 402).
Optional kann das Verfahren 400 ferner aufweisen:

Das Verfahren 400 kann ein Empfangen des reflektierten Flugobjektsignals mittels des Flugobjekts aufweisen (in 404).

Das Verfahren 400 kann ein Ermitteln eines Elevationswinkels und eines Azimutwinkels des Transponders unter Verwendung des empfangenen reflektierten Flugobjektsignals und einer Position des Flugobjekts aufweisen (in 406).
Das Verfahren 400 kann ein Ermitteln der Position des Objekts unter Verwendung des ermittelten Elevationswinkels und des ermittelten Azimutwinkels aufweisen (in 408).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren 400 ferner ein Identifizieren des Objekts unter Verwendung des reflektierten Flugobjektsignals und des modulierten Rückstreukoeffizienten des Transponders aufweisen. Anschaulich kann der modulierte Rückstreukoeffizient und in Folge dessen das reflektierte Flugobjektsignal transponderspezifisch sein.

Claims

Transponder (100) zum Anbringen an einem zu lokalisierenden Objekt, aufweisend: • ein oder mehrere Antennen (102); • einen Modulator (104), der eingerichtet ist, einen Rückstreukoeffizienten der ein oder mehreren Antennen (102) zu modulieren; • wobei die ein oder mehreren Antennen (102) eingerichtet sind, zumindest einen Teil eines von einem Flugobjekt (202) gesendeten Flugobjektsignals (106) in Abhängigkeit des modulierten Rückstreukoeffizienten derart zu reflektieren, dass mittels des reflektierten Flugobjektsignals (108) eine Position des Transponders (100) ermittelt werden kann.
Transponder (100) gemäß Anspruch 1, wobei das gesendete Flugobjektsignal (106) ein frequenzmoduliertes Flugobjektsignal und/oder ein codiertes Flugobjektsignal ist.
Transponder (100) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Transponder (100) ein Gewicht von weniger als 1 g aufweist.
Transponder (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Modulator (104) eingerichtet ist, den Rückstreukoeffizienten der ein oder mehreren Antennen (102) mittels einer Frequenzmodulation zu modulieren.
Transponder (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Modulator (104) eingerichtet ist, den Rückstreukoeffizienten der ein oder mehreren Antennen (102) derart zu modulieren, dass das reflektierte Flugobjektsignal (108) unter Verwendung der Modulation dem Transponder (100) zugeordnet werden kann.
Flugobjekt (204) zum Lokalisieren eines Transponders (100), aufweisend: • ein Antennenarray (206), das eingerichtet ist, ein von einem Transponder (100) reflektiertes Flugobjektsignal (108), welches von dem Flugobjekt (204) oder einem anderen Flugobjekt (202) gesendet wird, zu empfangen; und • ein oder mehreren Prozessoren (210), die eingerichtet sind, eine Position des Transponders (100) unter Verwendung des empfangenen reflektierten Flugobjektsignals zu ermitteln.
Flugobjekt (204) gemäß Anspruch 6, • wobei das Antennenarray (206) eine Vielzahl von Antennen aufweist, wobei jede Antenne der Vielzahl von Antennen eingerichtet ist, das reflektierte Flugobjektsignal (108) zu empfangen; • wobei jede Antenne der Vielzahl von Antennen einer jeweiligen Verarbeitungseinrichtung einer Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen zugeordnet ist und wobei mindestens eine Verarbeitungseinrichtung der Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen eingerichtet ist, das von der zugeordneten Antenne empfangene reflektierte Flugobjektsignal (108) zu verarbeiten und unter Verwendung einer Position des Flugobjekts (204) und einer Ausleuchtungszone des Antennenarrays (206) einen Elevationswinkel des Transponders (100) zu ermitteln.
Flugobjekt (204) gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, • wobei jede Verarbeitungseinrichtung der Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen eingerichtet ist, eine Phasendifferenz des jeweils empfangenen reflektierten Flugobjektsignals (108) zu ermitteln; • wobei die ein oder mehreren Prozessoren (210) eingerichtet sind, einen Azimutwinkel des Transponders (100) unter Verwendung der mittels der Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen ermittelten Phasendifferenzen, der Position des Flugobjekts (204), und einer Ausleuchtungszone des Antennenarrays (206) zu ermitteln.
Flugobjekt (204) gemäß Anspruch 8, wobei die ein oder mehreren Prozessoren (210) eingerichtet sind, den Azimutwinkel des Transponders (100) unter Verwendung der mittels der Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen ermittelten Phasendifferenzen, der Position des Flugobjekts (204), der Ausleuchtungszone des Antennenarrays (206) und einer Flugbahn (226) des Flugobjekts (204) zu ermitteln.
Flugobjekt (204) gemäß Anspruch 7 und einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei die ein oder mehreren Prozessoren (210) eingerichtet sind, die Position des Transponders (100) unter Verwendung des ermittelten Elevationswinkels und des ermittelten Azimutwinkels des Transponders (100) zu ermitteln.
Flugobjekt (204) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei das Flugobjekt (204) eingerichtet ist, ein Synthetisches-Apertur-Radar-Verfahren in Flugrichtung (226) des Flugobjekts (204) durchzuführen, um die Position des Transponders (100) zu ermitteln.
Verfahren (400) zum Ermitteln einer Position eines Objekts, das Verfahren (400) aufweisend: Reflektieren zumindest eines Teils eines von einem Flugobjekt gesendeten Flugobjektsignals an einem an einem Objekt angebrachten Transponder, welcher ein oder mehrere Antennen mit einem modulierten Rückstreukoeffizienten aufweist, derart, dass mittels des reflektierten Flugobjektsignals die Position des Objekts ermittelt werden kann (402).
Verfahren (400) gemäß Anspruch 12, ferner aufweisend: • Empfangen des reflektierten Flugobjektsignals mittels eines Antennenarrays des Flugobjekts, wobei das Antennenarray eine Vielzahl von Antennen aufweist (404); • Verarbeiten des empfangenen reflektierten Flugobjektsignals mittels jeder Verarbeitungseinrichtung einer Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen des Antennenarrays, wobei jede Verarbeitungseinrichtung der Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen einer Antenne der Vielzahl von Antennen zugeordnet ist, wobei das Verarbeiten des empfangenen reflektierten Flugobjektsignals durch eine Verarbeitungseinrichtung aufweist: o Ermitteln einer Phasendifferenz des empfangenen reflektierten Flugobjektsignals; und o Ermitteln des Elevationswinkels des Transponders unter Verwendung der Position des Flugobjekts; • Ermitteln des Azimutwinkels des Transponders unter Verwendung der mittels jeder Verarbeitungseinrichtung der Vielzahl von Verarbeitungseinrichtungen ermittelten Phasendifferenzen des empfangenen reflektierten Flugobjektsignals (406); • Ermitteln der Position des Objekts unter Verwendung des ermittelten Elevationswinkels und des ermittelten Azimutwinkels (408).
Verfahren zum Ermitteln einer jeweiligen Position eines ersten Objekts und eines zweiten Objekts, das Verfahren aufweisend: • Modulieren, mittels einer ersten Modulation, eines Rückstreukoeffizienten von einem ersten Transponder zugeordneten ein oder mehreren ersten Antennen, wobei der erste Transponder an einem ersten Objekt angebracht ist; • Modulieren, mittels einer zweiten Modulation, eines Rückstreukoeffizienten von einem zweiten Transponder zugeordneten ein oder mehreren zweiten Antennen, wobei der zweite Transponder an einem zweiten Objekt angebracht ist, und wobei die erste Modulation des Rückstreukoeffizienten des ersten Transponders von der zweiten Modulation der Rückstreukoeffizienten des zweiten Transponders verschieden ist; • Reflektieren zumindest eines Teils eines von einem Flugobjekt gesendeten Flugobjektsignals an dem ersten Transponder und zumindest eines Teils des gesendeten Flugobjektsignals an dem zweiten Transponder derart, dass mittels des an dem ersten Transponder reflektierten Flugobjektsignal die Position des ersten Objekts ermittelt werden kann und dass mittels des an dem zweiten Transponder reflektierten Flugobjektsignal die Position des zweiten Objekts ermittelt werden kann.
Verwendung eines Transponders (100) zum Anbringen an einem zu lokalisierenden Objekt für ein Flugobjekt-gestütztes Lokalisieren des Objekts, der Transponder (100) aufweisend: • ein oder mehrere Antennen (102); • einen Modulator (104), der eingerichtet ist, einen Rückstreukoeffizienten der ein oder mehreren Antennen (102) zu modulieren; • wobei die ein oder mehreren Antennen (102) eingerichtet sind, zumindest einen Teil eines von einem Flugobjekt (202) gesendeten Flugobjektsignals (106) in Abhängigkeit des modulierten Rückstreukoeffizienten zu reflektieren.