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Hintergrund der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Ortungssystem zur Ortung eines Objekts. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Ortung eines Objekts.
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Es ist bekannt, die Position eines Objekts mit einem auf ultrawideband (UWB) basierenden Ortungssystem zu bestimmen. Das Objekt weist dabei eine UWB-Mobileinheit auf, deren Position, insbesondere durch Bestimmung der Laufzeit von Signalen an mehrere UWB-Anker, ermittelbar ist.
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Bei der Positionsbestimmung fallen jedoch große Datenmengen an den UWB-Ankern an. Problematisch an den bekannten Ortungssystemen ist somit der hohe Installationsaufwand zur zuverlässigen Übertragung der Datenmengen der UWB-Anker.
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Bekannt sind zudem Ausgestaltungen, bei denen die Anker über ein eigenes Funkkommunikationssystem angebunden sind. Diese Installationen reduzieren zwar die Installationskosten für das UWB-Ortungssystem, führen aber zu Interferenzen mit vorhandenen Funkkommunikationsdiensten (CCI = co-channel interference und ACI = adjacent channel-interference) und sind folglich unerwünscht.
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Aufgabe der Erfindung
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein signifikant vereinfacht installierbares Ortungssystem zur Positionsbestimmung eines Objekts bereit zu stellen. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Ortung eines Objekts bereit zu stellen, das mit geringem Installationsaufwand betreibbar ist und vorzugsweise keine Interferenzen mit dem reinen Funkkommunikationsnetz aufweist
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Beschreibung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Ortungssystem gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren gemäß Patentanspruch 13. Die Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird somit gelöst durch ein Ortungssystem zur Positionsbestimmung eines Objekts mit einer UWB-Mobileinheit (auch genannt „tag“ oder „tag-device“). Das Ortungssystem weist mehrere UWB-Anker (auch genannt „beacons“) zur Ortung des Objekts auf. Weiterhin nutzt das Ortungssystem ein Kommunikationsfunknetz mit zumindest einer Daten-Netzwerk-Verbindungskomponente, die zur parallelen Übertragung von Datenströmen der UWB-Anker ausgebildet ist.
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Durch die parallele Datenstromübermittlung der UWB-Anker entfallen die Installationsaufwendungen der UWB-Anker, insbesondere der Datenverkabelung. Die Installation und ein eventueller Umbau des Ortungssystems werden signifikant vereinfacht. Zudem ist die Platzierung der UWB-Anker flexibler möglich. Da es kein konkurrierendes Kommunikationsfunknetz gibt, fallen auch keine Interferenzen an und die Datenströme können effizient verwaltet werden.
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Der Aufbau, die Ortung und /oder Kommunikation und/oder die Datenprotokolle auf dem UWB Kanal können insbesondere gemäß der Beschreibung in
WO 2020/212722 A1 erfolgen, die unter Verweis vollständig in diese Anmeldung mit aufgenommen wird.
WO 2020/212722 A1 mit dem Titel „Ultra-Wideband Location Systems and Methods“, wurde angemeldet am 19.04.2019, und veröffentlicht am 22.10.2020.
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Vorzugsweise weist das Kommunikationsfunknetz mehrere verbundene Daten-Netzwerk-Verbindungskomponenten auf. Die UWB-Anker sind vorzugsweise als omlox-Anker ausgebildet. Das Objekt kann Teil des Ortungssystems sein.
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Omlox ist ein offener Standard für ein präzises Echtzeit-Lokalisierungssystem für Innenräume. Omlox definiert offene Schnittstellen für ein interoperables Lokalisierungssystem. Mit omlox können verschiedene Branchen eine einzige Infrastruktur mit unterschiedlichen Anwendungen von verschiedenen Anbietern verwenden. Da dieselbe Infrastruktur verwendet wird, werden die Gesamtbetriebskosten gesenkt, was die einfache Integration verschiedener Anwendungen ermöglicht. Ein wesentliches Merkmal von Omlox ist, dass es eine cyber-physische Erleichterung ermöglicht und die Integration industrieller Software- und Hardwarelösungen in ein gemeinsames Ökosystem kombiniert.
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Mit omlox-basierten Ankern können verschiedene Arten von Software wie ein Manufacturing Executive System (MES), Asset Tracking und Navigation mit Antikollision sowie Hardware wie Drohnen, FTF und Ladefahrzeuge in den Bereich der Lokalisierung integriert werden.
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Omlox ermöglicht Interoperabilität und Flexibilität für verschiedene verfolgbare Anbieter innerhalb einer oder mehrerer Verfolgungszonen. Omlox erreicht dies durch zwei Kernkomponenten: omlox hub und omlox core zone. Der Omlox-Hub ermöglicht Interoperabilität und Flexibilität innerhalb verschiedener Verfolgungszonen, während die Omlox-Kernzone Interoperabilität und Flexibilität innerhalb einer einzelnen Verfolgungszone bietet.
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Der Omlox-Hub ermöglicht Interoperabilität und Flexibilität über verschiedene komplementäre Zonen hinweg. Neben UWB werden bei der Produktion, Lieferung und Lagerung auch andere Ortungstechnologien wie RFID, 5G, BLE, Wi-Fi und GPS eingesetzt. Mit omlox kann sichergestellt werden, dass Netzwerke reibungslos und interoperabel funktionieren. Auf diese Weise können Unternehmen auf einfache Weise Anwendungen wie Produktionssteuerungssysteme, Anlagenverfolgung und Navigation über verschiedene Standortzonen hinweg vernetzen.
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Der Omlox-Hub ist mit mehreren Tracking-Zonen kompatibel. Intelligente Fabriken, die mit einer UWB-Lokalisierungszone, einer LKW-Ladefläche mit GPS-Positionierung und einem Lager mit WIFI-Positionierung arbeiten, können mit dem Omlox-Hub effizient überwacht werden. Der Omlox-Hub ermöglicht die Übertragung, Synchronisierung und Ausrichtung von Karten von diskreten lokalen Koordinaten (Zuordnung von SLAM und anderen Techniken) zu globalen geografischen Koordinaten der gesamten Smart Factory.
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Die Omlox-Kernzone arbeitet mit offenen Schnittstellen zusammen und garantiert Interoperabilität im Ultra-Breitband-Bereich (UWB). UWB ist ein Funkstandard, der über kurze Entfernungen und zur Ortung in Fabriken verwendet wird. Ultra-Breitband ist besonders robust und gewährleistet eine präzise Ortung von Materialien, Bestellungen und Navigation von FTF und Drohnen - auch bei Hindernissen wie Metallreflexionen. Omlox erstellt eine interoperable Infrastruktur, die per Plugand-Play funktioniert. Unternehmen können alle UWB-Produkte unabhängig vom Hersteller schnell und einfach mit dem Omlox-Standard vernetzen.
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Die Eigenschaften der Omlox-Anker sind ausführlicher in der omlox-Spezifikation beschrieben, die auf https://omlox.com veröffentlicht ist.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist ein UWB-Anker an oder in einer Daten-Netzwerk-Verbindungskomponente angeordnet oder ausgebildet. Durch diese kompakte Ausbildung der Daten-Netzwerk-Verbindungskomponente bzw. des UWB-Ankers wird die Installation des Ortungssystems weiter vereinfacht. Die Daten-Netzwerk-Verbindungskomponente und der UWB-Anker können in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich dazu können die Daten-Netzwerk-Verbindungskomponente und der UWB-Anker eine gemeinsame Spannungsversorgung aufweisen.
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Weiter bevorzugt sind mehrere UWB-Anker, insbesondere alle UWB-Anker, jeweils an oder in einer Daten-Netzwerk-Verbindungskomponente angeordnet oder ausgebildet.
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In besonders bevorzugter Ausgestaltung des Ortungssystems ist die Daten-Netzwerk-Verbindungskomponente dazu ausgebildet, eine gesonderte Bandbreite ausschließlich für die Datenkommunikation der befestigten UWB-Anker zur Datenstromübermittlung per multi-user-multiple-input-and-multiple-output (MU-MIMO) und/oder per orthogonal-frequency-division-multiple-access (OFDMA) zu reservieren. Hierdurch findet diese Datenanbindung ohne Resourcenkonflikt mit anderen Nutzern des Kommunikationsfunknetzes statt.
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Vorzugsweise sind mehrere, insbesondere alle, Daten-Netzwerk-Verbindungskomponenten zur Datenstromübermittlung per MU-MIMO und/oder OFDMA ausgebildet.
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Die Daten-Netzwerk-Verbindungskomponente(n) kann/können als wifi6-gateways ausgebildet sein. Das Kommunikationsfunknetz beruht dabei auf dem Standard 802.11ax. Wifi6 kann konkurrierende Datenströme verwalten und dabei Bandbreiten spezifisch zuordnen. Dabei werden wifi-Kanäle in sogenannte „resource-units“ unterteilt.
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Die Daten-Netzwerk-Verbindungskomponente(n) kann/können per ethernet an das Kommunikationsfunknetz angebunden sein. Alternativ oder zusätzlich dazu kann/können die Daten-Netzwerk-Verbindungskomponente(n) per Glasfaser und/oder Mobilfunk, insbesondere per 5G-Standard, angebunden sein.
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Das Ortungssystem kann einen an, insbesondere an das ethernet angebundenen, server aufweisen, der eine UWB-software und/oder einen UWB-hub aufweist. Der server kann im Remote-Betrieb, insbesondere über das Internet, gewartet werden. Der server ist vorzugsweise in Form eines edge-servers ausgebildet.
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In weiter bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weist das Ortungssystem einen UWB-Anker auf, dessen Daten kabelfrei per wifi mit paralleler Datenstromübermittlung an das Kommunikationsfunknetz übertragbar sind. Durch die kabelfreie Installation kann der UWB-Anker besonders einfach angeordnet werden. Der UWB-Anker benötigt mithin lediglich eine Spannungsversorgung. Aufgrund der parallelen Übermittlung seiner Datenströme ist der UWB-Anker auch ohne kabelgebundene Datenübertragung leicht in das Ortungssystem integrierbar. Weiter bevorzugt weist das Ortungssystem mehrere UWB-Anker auf, deren Daten kabelfrei per wifi mit paralleler Datenstromübermittlung an das Kommunikationsfunknetz übertragbar sind.
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Die Installation des Ortungssystems wird weiter vereinfacht, wenn das Ortungssystem eine Leuchte mit einem in der Leuchte integrierten UWB-Anker und/oder einen Rauchmelder mit einem im Rauchmelder integrierten UWB-Anker aufweist.
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Das Ortungssystem kann mehrere Leuchten mit jeweils einem in den Leuchten integrierten UWB-Anker und/oder mehrere Rauchmelder mit jeweils einem in den Rauchmeldern integrierten UWB-Anker aufweisen.
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Vorzugsweise sind mehrere UWB-Anker mit einem two-wire-bus-system verbunden. Das two-wire-bus-system kann als actuator-sensor-interface (ASI) ausgebildet sein. Das two-wire-bus-system erlaubt, insbesondere zusätzlich zur Stromversorgung die Übermittlung einfacher Steuerbefehle wie An/Aus und/oder kann zur Installation bzw. Wartung der UWB-Anker eingesetzt werden. Vorzugsweise sind alle UWB-Anker mit einem two-wire-bus-system verbunden.
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Mehrere UWB-Anker und/oder eine Daten-Netzwerk-Verbindungskomponente kann/können eine gemeinsame Spannungsversorgung aufweisen. Vorzugsweise sind alle UWB-Anker und/oder alle Daten-Netzwerk-Verbindungskomponenten über dieselbe Spannungsversorgung verbunden.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Ortung eines Objekts. Das Verfahren wird vorzugsweise mit einem hier beschriebenen Ortungssystem durchgeführt. Das Verfahren weist folgende Verfahrensschritte auf:
- A) Bestimmen von Positionsdaten einer UWB-Mobileinheit durch mehrere UWB-Anker;
- B) Übertragen der Datenströme zumindest eines UWB-Ankers, insbesondere mehrerer UWB-Anker, vorzugsweise aller UWB-Anker, per paralleler Datenübertragung, insbesondere per parallelem wifi, an ein Kommunikationsfunknetz mit einer Daten-Netzwerk-Verbindungskomponente, insbesondere mit mehreren Daten-Netzwerk-Verbindungskomponenten.
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Gleichzeitig mit der Übermittlung der Datenströme eines UWB-Ankers, insbesondere mehrerer UWB-Anker, vorzugsweise aller UWB-Anker, werden vorzugsweise vom Ortungssystem unabhängige Datenströme von dem Kommunikationsfunknetz übertragen.
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Weiter bevorzugt erfolgt das Übermitteln der Datenströme per MU-MIMO und/oder per OFDMA.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
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Figurenliste
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- 1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform eines Ortungssystems und eines Verfahrens zum Orten eines Objekts.
- 2 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform eines Ortungssystems und eines Verfahrens zum Orten eines Objekts.
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1 zeigt ein Ortungssystem 10 zur Positionsbestimmung eines Objekts 12. Das Objekt 12 weist eine ultrawideband (UWB) -Mobileinheit 14 auf. Die Position der UWB-Mobileinheit 14 ist durch mehrere UWB-Anker 16a, 16b, 16c, 16d bestimmbar. Die UWB-Anker 16a-d sind in Gehäusen von Daten-Netzwerk-Verbindungskomponenten 18a, 18b, 18c, 18d angeordnet. Durch die Integration der UWB-Anker 16a-d in die Daten-Netzwerk-Verbindungskomponenten 18a-d können die UWB-Anker 16a-d besonders platzsparend und einfach installiert werden.
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Die Daten-Netzwerk-Verbindungskomponenten 18a-d sind vorzugsweise zur Datenstromübermittlung per multi-user-multiple-input-and-multiple-output (MU-MI-MO) und/oder per orthogonal-frequency-division-multiple-access (OFDMA) ausgebildet. Die Daten-Netzwerk-Verbindungskomponenten 18a-d können dabei in Form von wifi6-gateways ausgebildet sein. Die Daten-Netzwerk-Verbindungskomponenten 18a-d sind Teil eines Kommunikationsfunknetzes 20.
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Die Daten-Netzwerk-Verbindungskomponenten 18a-d können per ethernet 22 verbunden sein. Alternativ oder zusätzlich dazu können die Daten-Netzwerk-Verbindungskomponenten 18a-d, insbesondere zusammen mit den UWB-Ankern 16a-d, über eine gemeinsame Spannungsversorgung 24 betrieben werden.
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Die Daten-Netzwerk-Verbindungskomponenten 18a-d können mit einem server 26, insbesondere in Form eines edge-servers, verbunden sein. Der server 26 kann eine UWB-software und/oder einen UWB-hub aufweisen.
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2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Ortungssystems 10. Das Ortungssystem 10 weist im Vergleich zu dem in 1 gezeigten Ortungssystem 10 zusätzlich zumindest einen UWB-Anker 16e, 16f, 16g, 16h, 16i, 16j, 16k, 161 auf. Diese UWB-Anker 16e-I sind kabelungebunden. Ihre Datenströme werden über das Kommunikationsfunknetz 20 übermittelt. Dies ist zuverlässig möglich, da die Daten-Netzwerk-Verbindungskomponenten 18a-d einerseits zur Übermittlung von Datenströmen zu und von den UWB-Ankern 16e-I ausgebildet sind und gleichzeitig, mithin parallel dazu, zur gesonderten Übermittlung anderer Datenströme ausgebildet sind.
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Die UWB-Anker 16e-I sind vorzugsweise an die Spannungsversorgung 24 angebunden. Die UWB-Anker 16e-I können zur weiter verbesserten Integration des Ortungssystems 10 in Leuchten und/oder Rauchmeldern ausgebildet oder angeordnet sein.
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Unter Vornahme einer Zusammenschau aller Figuren der Zeichnung betrifft die Erfindung zusammenfassend ein Ortungssystem 10 und ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Ortungssystems 10. Das Ortungssystem 10 weist ein Kommunikationsfunknetz 20 mit zumindest einer Daten-Netzwerk-Verbindungskomponente 18a-d auf. Die Daten-Netzwerk-Verbindungskomponente(n) 18a-d ist/sind zur Datenstromübermittlung per Kommunikationsfunknetz 20 mit reservierten Ressourcen bzw. Bandbreiten zu mehreren UWB-Ankern 16a-I ausgebildet. In diesem Fall können zumindest einige UWB-Anker 16a-I zur kabelungebundenen DatenstromÜbermittlung ausgebildet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Ortungssystem
- 12
- Objekt
- 14
- UWB-Mobileinheit
- 16a-I
- UWB-Anker
- 18a-d
- Daten-Netzwerk-Verbindungskomponente
- 20
- Kommunikationsfunknetz
- 22
- ethernet
- 24
- Spannungsversorgung
- 26
- server
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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