DE102022107847A1

DE102022107847A1 - Verfahren, System und Computerprogrammprodukt zur Positionsbestimmung eines sich bewegenden Objekts relativ zu einem anderen Objekt

Info

Publication number: DE102022107847A1
Application number: DE102022107847.7A
Authority: DE
Inventors: Muhammed Türker; Ehsan Sharafian Ardakani; Janik Chrobak
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2022-04-01
Filing date: 2022-04-01
Publication date: 2023-10-05
Also published as: US20230314602A1; CN116893387A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines sich bewegenden ersten Objekts relativ zu einem anderen zweiten Objekt, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:- Senden eines ersten Pulssignals S1 von einem ersten Sender (12) des ersten Objekts zu einem ersten Empfänger (22) des zweiten Objekts und Zurücksenden des ersten Pulssignals S1 von dem ersten Empfänger (22) des zweiten Objekts zu dem ersten Sender (12) des ersten Objekts, wobei aus einer Laufzeit Δt1 des ersten Pulssignals S1 ein erster Abstand d1 zwischen dem ersten Sender (12) und dem ersten Empfänger (22) abgeleitet werden kann;- Senden eines zweiten Pulssignals S2 von einem zweiten Sender (14) des ersten Objekts zu dem ersten Empfänger (22) und Zurücksenden des zweiten Pulssignals S2 von dem ersten Empfänger (22) des zweiten Objekts zu dem zweiten Sender (14) des ersten Objekts, wobei aus einer Laufzeit Δt2 des zweiten Pulssignals S2 ein zweiter Abstand d2 zwischen dem ersten Sender (14) und dem ersten Empfänger (22) abgeleitet werden kann;- Weiterleiten des ersten Abstands d1 und/oder der Laufzeit Δt1 des ersten Pulssignals S1 und des zweiten Abstands d2 und/oder der Laufzeit Δt2 des zweiten Pulssignals S2 an ein Datenverarbeitungsmodul (30);- Berechnen eines Abstands d und eines Winkels β zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, ein System und ein Computerprogrammprodukt zur Positionsbestimmung eines sich bewegenden Objekts relativ zu einem anderen Objekt.
Der Trend zu Fahrassistenzsystemen und hochautomatisierten Fahrfunktionen bei Fahrzeugen erfordert eine genaue Kenntnis der Position des Fahrzeugs im Verhältnis zu anderen Objekten wie insbesondere anderen Fahrzeugen, um beispielsweise mögliche Kollisionen frühzeitig zu erkennen und dann geeignete Steuerungsmöglichkeiten für das Fahrzeug zu entwickeln.
Auch für andere Situationen ist die Kenntnis des Abstands zwischen zwei Fahrzeugen von Bedeutung, beispielsweise bei Mähdreschern oder Reinigungsvorrichtungen, die nebeneinander eine Fläche bearbeiten, oder im Flugverkehr beispielsweise für Drohnen.
Es ist bekannt, für die Positionsbestimmung von einem Fahrzeug zu einem anderen Fahrzeug ADMA-Systeme einzusetzen. ADMA ist eine Abkürzung von Automotive Dynamic Motion Analyzer und bezeichnet ein hochpräzises Kreiselmesssystem mit DGPS (Differential Global Positioning System), mit dem für sich bewegende Fahrzeuge die Beschleunigung, die Geschwindigkeit und die Position bezogen auf alle drei Raumachsen bestimmt werden kann. Allerdings sind ADMA-Systeme kostenintensiv und an einen Referenzpunkt in einem Umkreis von etwa 3 km gebunden. Sie werden in erster Linie für Testmessungen an Testfahrzeugen eingesetzt.
Die DE 10 2018 120 655 A1 offenbart drei Kraftfahrzeuge, wobei der Abstand zwischen einem ersten Kraftfahrzeug und einem zweiten sowie dritten Kraftfahrzeug bekannt ist. Der Abstand zwischen dem zweiten und dritten Kraftfahrzeug wird mittels Trigonometrie ermittelt.
Die DE 10 2017 007 980 A1 beschreibt ein Verfahren zum Bewahren einer Formation zwischen mehreren Kraftfahrzeugen, wobei der Abstand in Fahrtrichtung mittels trigonometrischer Berechnungen aus dem direkten Abstand und dem Winkel zwischen den Kraftfahrzeugen ermittelt wird.
Die DE 10 2021 001 176 A1 beschreibt ein Verfahren zur Erkennung eines bevorstehenden Frontalzusammenstoßes zwischen zwei Fahrzeugen, wobei ein erstes Kraftfahrzeug mittels einer Kamera einen Scheinwerfer eines entgegenkommenden, zweiten Kraftfahrzeugs erfasst und mittels Trigonometrie ein Querversatz des ersten Kraftfahrzeugs relativ zum zweiten Kraftfahrzeug berechnet wird.
Die DE 10 2012 104 746 A1 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung einer Position eines ersten Kraftfahrzeugs relativ zu einem zweiten Kraftfahrzeug, wobei das erste Kraftfahrzeug eine Ortungseinheit aufweist und das zweite Kraftfahrzeug einen Transponder aufweist.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht nun darin, ein Verfahren, ein System und ein Computerprogrammprodukt zur Positionsbestimmung eines sich bewegenden Objekts relativ zu einem anderen Objekt zu schaffen, das sich durch eine hohe Zuverlässigkeit, Sicherheit und Genauigkeit auszeichnet und sich einfach implementieren lässt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden ein Verfahren, ein System und ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, durch das die Position eines sich bewegenden Objekts relativ zu einem anderen sich bewegenden Objekt präzise und mit einem geringen Kostenaufwand bestimmt werden kann.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich eines Verfahrens durch die Merkmale des Patentanspruchs 1, hinsichtlich eines Systems durch die Merkmale des Patentanspruchs 11, und hinsichtlich eines Computerprogrammprodukts durch die Merkmale des Anspruchs 15 erfindungsgemäß gelöst. Die weiteren Ansprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß einem ersten Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines sich bewegenden ersten Objekts relativ zu einem anderen zweiten Objekt bereit. Das Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte:

- Senden eines ersten Pulssignals S1 mit einer kurzen zeitlichen Pulsdauer von einem ersten Sender des ersten Objekts zu einem ersten Empfänger des zweiten Objekts und Zurücksenden des ersten Pulssignals S1 von dem ersten Empfänger des zweiten Objekts zu dem ersten Sender des ersten Objekts, wobei aus einer Laufzeit Δt1 des ersten Pulssignals S1 ein erster Abstand d1 zwischen dem ersten Sender und dem ersten Empfänger abgeleitet werden kann;
- Senden eines zweiten Pulssignals S2 mit einer kurzen zeitlichen Pulsdauer von einem zweiten Sender des ersten Objekts zu dem ersten Empfänger des zweiten Objekts und Zurücksenden des zweiten Pulssignals S2 von dem ersten Empfänger des zweiten Objekts zu dem zweiten Sender des ersten Objekts, wobei aus einer Laufzeit Δt2 des zweiten Pulssignals S2 ein zweiter Abstand d2 zwischen dem zweiten Sender und dem ersten Empfänger abgeleitet werden kann;
- Weiterleiten des ersten Abstands d1 und/oder der Laufzeit Δt1 des ersten Pulssignals S1 und des zweiten Abstands d2 und/oder der Laufzeit Δt2 des zweiten Pulssignals S2 an ein Datenverarbeitungsmodul;
- Berechnen eines Abstands d und eines Winkels β zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt.

In einer Weiterentwicklung ist vorgesehen, dass zur Berechnung des Abstands d und des Winkels β zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt der Kosinussatzes für ebene Dreiecke aus der Trigonometrie verwendet wird, wobei mit c der Abstand zwischen dem ersten Sender und dem zweiten Sender bezeichnet wird: $c^{2} = d 1^{2} + d 2^{2} - 2 \cdot d 1 \cdot d 2 \cdot c o s γ$
Vorteilhafterweise wird ein Sensormodul insbesondere mit einer Kameraeinrichtung verwendet zur Aufnahme von weiteren Daten, um den möglichen Ort des zweiten Objekts einzugrenzen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das erste Objekt einen dritten Sender aufweist, der an einen zweiten Empfänger des zweiten Objekts ein drittes Pulssignal S3 mit einer kurzen zeitlichen Pulsdauer sendet, das von dem zweiten Empfänger des zweiten Objekts zu dem dritten Sender des ersten Objekts zurückgesendet wird, wobei aus einer Laufzeit Δt3 des dritten Pulssignals S3 ein dritter Abstand d3 zwischen dem dritten Sender und dem zweiten Empfänger berechnet werden kann,
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das erste Objekt einen vierten Sender aufweist, der an den zweiten Empfänger des zweiten Objekts ein viertes Pulssignal S4 mit einer kurzen zeitlichen Pulsdauer sendet, das von dem zweiten Empfänger des zweiten Objekts zu dem vierten Sender des ersten Objekts zurückgesendet wird, wobei aus einer Laufzeit Δt4 des vierten Pulssignals S4 ein vierter Abstand d4 zwischen dem vierten Sender und dem zweiten Empfänger berechnet werden kann,
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Pulssignale P1, P2, P3, P4 mittels Ultra-Breitband-Technologie (UWB, engl. ultra-wideband) erzeugt werden.
Vorteilhafterweise stehen das Datenverarbeitungsmodul und/oder die Empfänger mit einer Cloud-Computing-Infrastruktur mittels einer Kommunikationsverbindung in Verbindung.
Insbesondere ist die Kommunikationsverbindung als Mobilfunkverbindung und/oder Nahfeldkommunikationsverbindung wie Bluetooth^®, Ethernet, NFC (near field communication) oder Wi-Fi® ausgebildet.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Datenverarbeitungsmodul Algorithmen der künstlichen Intelligenz und des Maschinenlernens, insbesondere neuronale Netze, umfasst.
Insbesondere sind die Sender und/oder das Datenverarbeitungsmodul mit Funkmodulen des 5G-Standards ausgestattet.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Objekte als Kraftfahrzeug oder als autonom fahrendes Fahrzeug oder als landwirtschaftliches Fahrzeug wie ein Mähdrescher oder als Roboter oder als Reinigungsgerät wie ein selbstfahrender Reinigungsroboter oder als Wasserfahrzeug oder als ein Flugobjekt wie eine Drohne ausgebildet sind.
Gemäß einem zweiten Aspekt stellt die Erfindung ein System zur Positionsbestimmung eines sich bewegenden ersten Objekts relativ zu einem anderen zweiten Objekt mit einem Datenverarbeitungsmodul bereit. Das erste Objekt umfasst zumindest einen ersten Sender und zumindest einen zweiten Sender, und das zweite Objekt umfasst zumindest einen ersten Empfänger. Der erste Sender ist ausgebildet, ein erstes Pulssignal S1 mit einer kurzen zeitlichen Pulsdauer zu dem ersten Empfänger zu senden. Der erste Empfänger ist ausgebildet, das erste Pulssignal S1 an den ersten Sender zurückzusenden. Der erste Sender ist ausgebildet, eine Laufzeit Δt1 des ersten Pulssignals S1 an das Datenverarbeitungsmodul weiterzuleiten. Der zweite Sender ist ausgebildet, ein erstes Pulssignal S2 mit einer kurzen zeitlichen Dauer zu dem ersten Empfänger zu senden. Der erste Empfänger ist ausgebildet ist, das zweite Pulssignal S2 an den zweiten Sender zurückzusenden, und der zweite Sender ist ausgebildet, eine Laufzeit Δt2 des zweiten Pulssignals S2 an das Datenverarbeitungsmodul weiterzuleiten. Das Datenverarbeitungsmodul ist ausgebildet, aus der Laufzeit Δt1 des ersten Pulssignals S1 einen ersten Abstand d1 zwischen dem ersten Sender und dem ersten Empfänger abzuleiten und aus der Laufzeit Δt2 des zweiten Pulssignals S2 einen zweiten Abstand d2 zwischen dem zweiten Sender und dem ersten Empfänger abzuleiten und daraus einen Abstand d und einen Winkel β zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt zu berechnen.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass zur Berechnung des Abstands d und des Winkels β zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt der Kosinussatzes für ebene Dreiecke aus der Trigonometrie verwendet wird, wobei mit c der Abstand zwischen dem ersten Sender und dem zweiten Sender bezeichnet wird: $c^{2} = d 1^{2} + d 2^{2} - 2 \cdot d 1 \cdot d 2 \cdot c o s γ$
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das erste Objekt einen dritten Sender aufweist und das zweite Objekt einen zweiten Empfänger aufweist. Der dritte Sender des ersten Objekts ist ausgebildet, an den zweiten Empfänger des zweiten Objekts ein drittes Pulssignal S3 mit einer kurzen zeitlichen Pulsdauer zu senden, und der zweite Empfänger des zweiten Objekts ist ausgebildet, das dritte Pulssignal S3 an den dritten Sender des ersten Objekts zurückzusenden, wobei aus einer Laufzeit Δt3 des dritten Pulssignals S3 ein dritter Abstand d3 zwischen dem dritten Sender und dem zweiten Empfänger abgeleitet werden kann,
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Sender ausgebildet sind, Pulssignale P1, P2, P3 mittels Ultra-Breitband-Technologie (UWB, engl. ultra-wideband) zu erzeugen.
Gemäß einem dritten Aspekt stellt die Erfindung ein Computerprogrammprodukt bereit, das einen ausführbaren Programmcode umfasst, der so konfiguriert ist, dass er bei seiner Ausführung das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt ausführt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems;
2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems;
3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems;
4 ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems;
5 ein Flussdiagramm zur Erläuterung der einzelnen Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens;
6 zeigt schematisch ein Computerprogrammprodukt gemäß einer Ausführungsform des dritten Aspekts der Erfindung.

Zusätzliche Kennzeichen, Aspekte und Vorteile der Erfindung oder ihrer Ausführungsbeispiele werden durch die ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den Ansprüchen ersichtlich.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Systems 100 zur Positionsbestimmung eines sich bewegenden Objekts 10 relativ zu einem anderen Objekt 20. Insbesondere handelt es sich bei dem Objekt 20 ebenfalls um ein sich bewegendes Objekt. Bei den Objekten 10, 20 kann es sich beispielsweise um ein Kraftfahrzeug, ein autonom fahrendes Fahrzeug, ein landwirtschaftliches Fahrzeug wie ein Mähdrescher, einen Roboter, ein Reinigungsgerät wie einen selbstfahrenden Reinigungsroboter, oder um ein Wasserfahrzeug oder um ein Flugobjekt wie eine Drohne handeln. Falls es sich bei dem Objekt 20 um ein sich nicht bewegendes Objekt handelt, kann es sich um einen Gegenstand wie beispielsweise eine Wand, eine Mauer oder einen Container, etc. handeln.
Das sich bewegende erste Objekt 10 befindet sich zu einem Zeitpunkt T in einem bestimmten Abstand d zu dem zweiten Objekt 20. Da sich zumindest das Objekt 10 auf einer Trajektorie bewegt, ändert sich der Abstand d zwischen den beiden Objekten 10, 20 kontinuierlich mit dem Zeitverlauf, so dass eine Ermittlung des Abstands d in Echtzeit erforderlich ist, um eine genaue Kenntnis des tatsächlichen Abstands zu dem Zeitpunkt t zu erhalten.
Das erste Objekt 10 ist mit zwei Sendern 12, 14 und zweite Objekt 20 ist mit einem ersten Empfänger22 ausgestattet. Der erste Sender 12 sendet ein erstes Pulssignal S1 mit einer kurzen zeitlichen Pulsdauer an den ersten Empfänger 22 und der zweite Sender 14 sendet ein zweites Pulssignal S2 mit einer kurzen Pulsdauer an den ersten Empfänger 22. Der erste Empfänger 22 sendet das erste Pulssignal S1 an den ersten Sender 12 und das zweite Pulssignal S2 an den zweiten Sender 14 zurück. Aus einer Laufzeit Δt1 des ersten Pulssignals S1 kann ein erster Abstand d1 zwischen dem ersten Sender 12 und dem ersten Empfänger 22 abgeleitet werden und aus der Laufzeit Δt2 des zweiten Pulssignals S2 ein zweiter Abstand d2 zwischen dem zweiten Sender 14 und dem ersten Empfänger 22.
Ein erster Kreis k1 bezeichnet den Kreis mit dem ersten Sender 12 als Mittelpunkt und einem Radius, der dem Abstand d1 zwischen dem ersten Sender 12 und dem Empfänger 22 entspricht. Ein zweiter Kreis k2 bezeichnet den Kreis mit dem zweiten Sender 14 als Mittelpunkt und einem Radius, der dem Abstand d2 zwischen dem zweiten Sender 14 und dem Empfänger 22 entspricht. In einer zweidimensionalen Betrachtung wird davon ausgegangen, dass sich das erste Objekt 10 und das zweite Objekt 20 auf einer Fläche befinden und die Kreise k1 und k2 in dieser Ebene angeordnet sind. In einer dreidimensionalen Betrachtung ist die gemeinsame Fläche eine Schnittebene im Raum.
Wie der 1 zu entnehmen ist, schneiden sich die beiden Kreise k1 und k2 an den beiden Punkten P1 und P2. Das zweite Objekt 20 kann sich somit entweder an dem Ort P1 oder an dem Ort P2 befinden. Um den Ort P2 auszuschließen, wird beispielsweise ein Sensormodul 15 wie eine Kameraeinrichtung verwendet, die die Umgebung des Objekts 20 aufnimmt. Wenn an dem Ort P2 kein Objekt 20 von der Kameraeinrichtung erfasst wird, ist davon auszugehen, dass sich an diesem Ort P2 kein Objekt befindet. Das Sensormodul 15 ist insbesondere am ersten Objekt 10 angeordnet.
Mittels des Kosinussatzes für ebene Dreiecke aus der Trigonometrie ergeben sich die Abstände d1 und d2 wie folgt, wobei c den Abstand zwischen dem ersten Sender 12 und dem zweiten Sender 14 bezeichnet: $c^{2} = d 1^{2} + d 2^{2} - 2 \cdot d 1 \cdot d 2 \cdot c o s γ$
$d 1^{2} = d 2^{2} + c^{2} - 2 \cdot d 2 \cdot c \cdot c o s β$
$d 2^{2} = d 1^{2} + c^{2} - 2 \cdot d 1 \cdot c \cdot c o s α$
Daraus ergibt sich der Winkel β zwischen dem ersten Objekt 10 und dem zweiten Objekt 20 gemäß: $β = a r c c o s (\frac{d 1^{2} - c^{2} - d 2^{2}}{2 \cdot d 2 \cdot c})$
Aus den Abständen d1 und d2 kann wiederum ein gemittelter Abstand d zwischen dem ersten Objekt 10 und dem zweiten Objekt 20 berechnet werden. Für Berechnungen im 3-dimensionalen Raum für Flugobjekte wie Drohnen kann entsprechend der Kosinussatz für Kugeldreiecke verwendet werden.
In der 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Systems 100 zur Positionsbestimmung eines sich bewegenden ersten Objekts 10 relativ zu einem anderen sich bewegenden zweiten Objekt 20 dargestellt. In diesem Fall ist das zweite Objekt 20 neben dem ersten Empfänger 22 mit einem zweiten Empfänger 24 ausgestattet und das erste Objekt 10 mit einem zusätzlichen dritten Sender 17, der ein drittes Pulssignal S3 mit einer kurzen Pulsdauer aussendet. Das Pulssignal S1 des ersten Senders 12 wird wie in dem ersten Ausführungsbeispiel von dem Empfänger 22 empfangen und dann an den ersten Sender 12 zurückgesendet. Mit dem Pulssignal S3 des dritten Senders 17 wird eine Kommunikation zu dem zweiten Empfänger 24 aufgebaut und der zweite Empfänger 24 sendet das Pulssignal S3 an den dritten Sender 17 zurück. Aus einer Laufzeit Δt3 des Pulssignals S3 kann ein Abstand d3 zwischen dem dritten Sender 17 und dem zweiten Empfänger 24 abgeleitet werden.
Ein erster Kreis k1 bezeichnet wiederum den Kreis mit dem ersten Sender 12 als Mittelpunkt und einem Radius, der dem Abstand d1 zwischen dem ersten Sender 12 und dem ersten Empfänger 22 entspricht. Ein zweiter Kreis k2 bezeichnet den Kreis mit dem zweiten Sender 14 als Mittelpunkt und einem Radius, der dem Abstand d2 zwischen dem zweiten Sender 14 und dem ersten Empfänger 22 entspricht. Ein dritter Kreis k3 bezeichnet den Kreis mit dem dritten Sender 17 als Mittelpunkt und einem Radius, der dem Abstand d3 zwischen dem dritten Sender 17 und dem zweiten Empfänger 24 entspricht. Der mittlere Abstand d zwischen dem ersten Objekt 10 und dem zweiten Objekt 20 wird wiederum durch den Abstand d1 zwischen dem ersten Empfänger 22 und dem ersten Sender 12 und dem Abstand d2 zwischen dem ersten Empfänger 22 und dem zweiten Sender 14 berechnet. Durch die Bestimmung des Abstands d3 zwischen dem dritten Sender 19 und dem zweiten Empfänger 24 kann bestimmt werden, ob sich das zweite Objekt 20 an dem ersten Schnittpunkt P1 oder an dem zweiten Schnittpunkt P2 der Kreise k1 und k2 aufhält. Am Ort P1 ist in dem in der 2 dargestellten Beispiel der Abstand d3 wesentlich größer als an dem Ort P2. Somit ergibt sich aus dem ermittelten Abstand d3 im Verhältnis zu den ermittelten Abständen d1 und d2, ob sich das zweite Objekt 20 an dem Ort P1 oder am Ort P2 aufhält.
In der 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Systems 100 zur Positionsbestimmung eines sich bewegenden Objekts 10 relativ zu einem anderen sich bewegenden Objekt 20 dargestellt. In diesem Fall ist das erste Objekt 10 mit einem vierten Sender 19 neben dem ersten Sender 12, dem zweiten Sender 14 und dem dritten Sender 17 ausgestattet. Der vierte Sender 19 sendet ein Pulssignal P4 mit einer kurzen Pulsdauer aus. Der Abstand zwischen dem ersten Sender 12 und dem zweiten Sender 14 wird wiederum mit c bezeichnet, der Abstand zwischen dem dritten Sender 17 und dem vierten Sender 19 mit c1. Das Objekt 20 weist die beiden Empfänger 22 und 24 auf. Das Pulssignal S1 des ersten Senders 12 wird wie in dem ersten Ausführungsbeispiel von dem ersten Empfänger 22 empfangen und an den ersten Sender 12 zurückgesendet. Das Pulssignal S2 des zweiten Senders 14 wird ebenfalls von dem ersten Empfänger 22 empfangen und an den zweiten Sender 14 zurückgesendet. Das Pulssignal S3 des dritten Senders 17 wird von dem zweiten Empfänger 24 und von dem Empfänger 24 an den dritten Sender 17 zurückgesendet. Das Pulssignal S4 des vierten Senders 19 wird von dem vierten Empfänger 19 empfangen und von dem Empfänger 24 an den vierten Sender 19 zurückgesendet. Ein erster Kreis k1 bezeichnet wiederum den Kreis mit dem ersten Sender 12 als Mittelpunkt und einem Radius, der dem Abstand d1 zwischen dem ersten Sender 12 und dem ersten Empfänger 22 entspricht. Ein zweiter Kreis k2 bezeichnet den Kreis mit dem zweiten Sender 14 als Mittelpunkt und einem Radius, der dem Abstand d2 zwischen dem zweiten Sender 14 und dem ersten Empfänger 22 entspricht. Ein dritter Kreis k3 bezeichnet den Kreis mit dem dritten Sender 17 als Mittelpunkt und einem Radius, der dem Abstand d3 zwischen dem dritten Sender 17 und dem zweiten Empfänger 24 entspricht. Ein vierter Kreis k4 bezeichnet den Kreis mit dem vierten Sender 19 als Mittelpunkt und einem Radius, der dem Abstand d4 zwischen dem vierten Sender 19 und dem zweiten Empfänger 24 entspricht.
Aus dem Abstand d1 und dem Abstand d2 zwischen dem ersten Objekt 10 und dem zweiten Objekt 20 sowie dem Abstand c zwischen dem ersten Sender 12 und dem zweiten Sender 14 kann mittels des Kosinussatzes der mittlere Abstand d und der Winkel β zwischen dem ersten Objekt 10 und dem zweiten Objekt 20 berechnet werden.
Aus dem Abstand d3 und d4 kann ebenfalls mittels des Kosinussatzes für ebene Dreiecke aus der Trigonometrie ein zweiter mittlerer Abstand d* und ein zweiter Winkel β* zwischen dem ersten Objekt 10 und dem zweiten Objekt 20 berechnet werden, gemäß: $c^{2} = d 3^{2} + d 4^{2} - 2 \cdot d 3 \cdot d 4 \cdot c o s γ *$
$d 3^{2} = d 4^{2} + c 1^{2} - 2 \cdot d 4 \cdot c 1 \cdot c o s β *$
$d 4^{2} = d 3^{2} + c 1^{2} - 2 \cdot d 3 \cdot c 1 \cdot c o s α *$
Daraus ergibt sich der zweite Winkel β* zwischen dem ersten Objekt 10 und dem zweiten Objekt 20 gemäß: $β * = a r c c o s (\frac{d 3^{2} - c 1^{2} - d 4^{2}}{2 \cdot d 3 \cdot c 1})$
Durch einen Vergleich des mittels der ersten Sender 12, 14 und des ersten Empfängers 22 berechneten ersten Winkels β und des mittels der zweiten Sender 17, 19 und des zweiten Empfängers 24 berechneten zweiten Winkels β* kann bestimmt werden, ob sich das Objekt an dem Ort P1 oder an dem Ort P2 aufhält. Würde sich das Objekt 20 an dem Ort P2 aufhalten, dann ergäbe sich ein anderer zweiter Winkel β* als an dem Ort P1. Somit ergibt sich aus dem Verhältnis des berechneten ersten Winkels β und des zweiten Winkels β*, ob sich zweite Objekt 20 an dem Ort P1 aufhält.
In der 4 ist ein Blockdiagramm des Systems 100 dargestellt. Das erste Objekt 10 ist mit zumindest zwei Sendern 12 und 14 ausgestattet. Der erste Sender12 sendet ein erstes Pulssignal S1 mit einer kurzen Pulsdauer aus und der zweite Sender 14 ein zweites Pulssignal 14 mit einer kurzen Pulsdauer. Es können aber ein dritter Sender 17 und ein vierter Sender 19 vorgesehen sein, wobei der dritte Sender 17 ein drittes Pulssignal S3 mit einer kurzen Pulsdauer und der vierte Sender 19 ein viertes Pulssignal S4 mit einer kurzen Pulsdauer aussendet.
Das zweite Objekt 20 ist mit zumindest einem ersten Empfänger 22 ausgestattet. Es kann aber insbesondere ein zweiter Empfänger 24 vorgesehen sein. Das von dem ersten Sender 12 ausgesandte Pulssignal S1 wird an den ersten Empfänger 22 gesendet. Der Empfänger 22 ist derart ausgebildet, dass er die von dem ersten Sender 12 und die von dem zweiten Sender 14 ausgesandten Pulssignale S1, S2 empfangen kann und das erste Pulssignal S1 an den ersten Sender 12 und das zweite Pulssignal S2 an den zweiten Sender 14 zurücksendet.
Insbesondere sind die Sender 12, 14, 17, 19 ausgebildet, die Pulssignale P1, P2, P3, P4 mittels Ultra-Breitband-Technologie (UWB, engl. ultra-wideband) zu erzeugen. UWB ist eine Technologie für die Nachbereichsfunkkommunikation. Dabei werden sehr große Frequenzbereiche mit einer Bandbreite von mindestens 500 MHz verwendet. Hierdurch können Pulsbreiten von sehr kurzer Zeitdauer bis in den Bereich von Pikosekunden erzeugt werden. Diese enthalten dann keine vollständigen Sinusschwingungen mehr. Im Unterschied zur klassischen Funktechnik wird keine Trägerfrequenz benötigt, die moduliert wird, sondern es werden Einzelpulse erzeugt.
Die Sender 12, 14, 17, 19 sind jeweils ausgebildet, aus den von den Empfängern 22, 24 zurückgesandten Pulssignalen S1, S2, S3, S4 eine Laufzeit Δt1, Δt2, Δt3, Δt4 zu ermitteln. Den Laufzeiten Δt1, Δt2, Δt3, Δt4 kann jeweils ein Abstand d1, d2, d3, d4 zwischen dem jeweiligen Sender 12, 14, 17, 19 und dem jeweils zugeordneten Empfänger 22, 24 zugeordnet werden. Die Sender 12, 14, 17, 19 können mit einem Prozessor oder einem Berechnungsmodul ausgestattet sein, um direkt aus den Laufzeiten Δt1, Δt2, Δt3, Δt4 den jeweiligen Abstandd1, d2, d3, d4 zu berechnen.
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die von den Sendern 12, 14, 17, 19 ermittelten Laufzeiten Δt1, Δt2, Δt3, Δt4 an ein Datenverarbeitungsmodul 30 weitergeleitet werden über entsprechende Kommunikationsverbindungen wie beispielsweise ein CAN-Bus-System (Controller Area Network). Es können aber auch drahtlose Verbindungen vorgesehen sein. Das Datenverarbeitungsmodul 30 enthält einen Prozessor 32 und ein Speichermodul 34 und kann mit einer Datenbank 40 verbunden sein, um weitere Daten für die Bearbeitung aufzurufen. Insbesondere kann das Datenverarbeitungsmodul 30 über eine Kommunikationsverbindung 50 mit einer Cloud-Computing-Infrastruktur 70 oder einer anderen Recheneinheit verbunden sein. Die Datenbank 40 kann auch in der Cloud-Computing-Infrastruktur 70 integriert sein.
Des Weiteren kann das erste Objekt 10 ein Sensormodul 15 aufweisen, dass insbesondere eine Kameraeinrichtung enthält. Die Kameraeinrichtung kann ein oder mehrere Kameras im sichtbaren Bereich und/oder UV-Kameras im ultravioletten Bereich und/oder IR-Kameras im infraroten Bereich aufweisen, die an verschiedenen Positionen am ersten Objekt 10 angeordnet sind. Die von dem Sensormodul 15 aufgenommenen Daten werden ebenfalls an das Datenverarbeitungsmodul 30 weitergeleitet.
Unter einem „Prozessor“ kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise eine Maschine oder eine elektronische Schaltung verstanden werden. Bei einem Prozessor kann es sich insbesondere um einen Hauptprozessor (engl. Central Processing Unit, CPU), einen Mikroprozessor oder einen Mikrocontroller, beispielsweise eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung oder einen digitalen Signalprozessor, möglicherweise in Kombination mit einer Speichereinheit zum Speichern von Programmbefehlen, etc. handeln. Auch kann unter einem Prozessor ein virtualisierter Prozessor, eine virtuelle Maschine oder eine Soft-CPU verstanden werden. Es kann sich beispielsweise auch um einen programmierbaren Prozessor handeln, der mit Konfigurationsschritten zur Ausführung des genannten erfindungsgemäßen Verfahrens ausgerüstet wird oder mit Konfigurationsschritten derart konfiguriert ist, dass der programmierbare Prozessor die erfindungsgemäßen Merkmale des Verfahrens, der Komponente, der Module, oder anderer Aspekte und/oder Teilaspekte der Erfindung realisiert.
Unter einer „Speichereinheit“ oder „Speichermodul“ und dergleichen kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise ein flüchtiger Speicher in Form eines Arbeitsspeichers (engl. Random-Access Memory, RAM) oder ein dauerhafter Speicher wie eine Festplatte oder ein Datenträger oder z. B. ein wechselbares Speichermodul verstanden werden. Es kann sich bei dem Speichermodul aber auch um eine cloudbasierte Speicherlösung handeln.
Unter einem „Modul“ kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise ein Prozessor und/oder eine Speichereinheit zum Speichern von Programmbefehlen verstanden werden. Beispielsweise ist der Prozessor speziell dazu eingerichtet, die Programmbefehle derart auszuführen, damit der Prozessor und/oder die Steuereinheit Funktionen ausführt, um das erfindungsgemäße Verfahren oder einen Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens zu implementieren oder realisieren.
Unter „Daten“ sind im Zusammenhang mit der Erfindung sowohl Rohdaten als auch bereits aufbereitete Daten aus den Messergebnissen der Sender 12, 14, 17, 19 sowie des Sensormoduls 15 zu verstehen.
Unter „Datenbank“ ist sowohl ein Speicheralgorithmus als auch die Hardware in Form einer Speichereinheit zu verstehen. Insbesondere ist die Datenbank als Cloud-Computing-Infrastruktur 70 ausgebildet.
Die Kommunikationsverbindung ist insbesondere als Mobilfunkverbindung und/oder einer Nahfeldkommunikationsverbindung wie Bluetooth^®, Ethernet, NFC (near field communication) oder Wi-Fi® ausgebildet.
Insbesondere verfügen das Datenverarbeitungsmodul 30 und/oder die Sender 12, 14, 17, 19 und/oder das Sensormodul 15 über Mobilfunkmodule des 5G-Standards. 5G ist der Mobilfunkstandard der fünften Generation und zeichnet sich im Vergleich zum 4G-Mobilfunkstandard durch höhere Datenraten bis zu 10 Gbit/sec, der Nutzung höherer Frequenzbereiche wie beispielsweise 2100, 2600 oder 3600 Megahertz, eine erhöhte Frequenzkapazität und damit einen erhöhten Datendurchsatz und eine Echtzeitdatenübertragung aus, da bis zu eine Million Geräte pro Quadratkilometer gleichzeitig ansprechbar sind. Die Latenzzeiten betragen wenige Millisekunden bis unter 1 ms, so dass Echtzeitübertragungen von Daten und von Berechnungsergebnissen möglich sind. Die von den Sendern 12, 14, 17, 19 empfangenen Pulssignale können in Echtzeit an die Cloud-Computing-Infrastruktur 70 gesendet werden, wo die entsprechende Analyse und Berechnung des Abstands d und des Winkels β durchgeführt wird. Die Analyse- und Berechnungsergebnisse können an das Datenverarbeitungsmodul 30 oder ein anderes Steuerungsmodul im ersten Objekt 10 zurückgesandt werden. Dort können sie direkt für weitere Funktionen verwendet werden. Sie können aber auch zunächst gespeichert werden, um sie erst zu einem späteren Zeitpunkt zu nutzen, oder sie werden über ein Ausgabemodul ein einen Nutzer ausgegeben.
Das Datenverarbeitungsmodul 30 kann bezüglich der Hardwareausprägung eine separate Einheit darstellen, aber es kann für die Funktionsausübung auch auf andere Hardware- und Softwarekomponenten im ersten Objekt 10 wie insbesondere den Sendern 12, 14, 17, 19 oder in der Cloud-Computing-Infrastruktur 70 zurückgreifen.
Zur Bearbeitung der von dem Sensormodul 15 aufgenommenen Daten und/oder der von den Sendern 12, 14, 17, 19 ermittelten Laufzeiten Δt1, Δt2, Δt3, Δt4 zur Berechnung des Abstands d und des Winkels β können Algorithmen der künstlichen Intelligenz, wobei insbesondere neuronale Netze, verwendet werden.
Ein neuronales Netzwerk besteht aus Neuronen, die in mehreren Schichten angeordnet und unterschiedlich miteinander verbunden sind. Ein Neuron ist in der Lage, an seinem Eingang Informationen von außerhalb oder von einem anderen Neuron entgegenzunehmen, die Information in einer bestimmten Art zu bewerten und sie in veränderter Form am Neuronen-Ausgang an ein weiteres Neuron weiterzuleiten oder als Endergebnis auszugeben. Hidden-Neuronen sind zwischen den Input-Neuronen und Output-Neuronen angeordnet. Je nach Netzwerktyp können mehrere Schichten von Hidden-Neuronen vorhanden sein. Sie sorgen für die Weiterleitung und Verarbeitung der Informationen. Output-Neuronen liefern schließlich ein Ergebnis und geben dieses an die Außenwelt aus. Durch die Anordnung und die Verknüpfung der Neuronen entstehen verschiedene Typen von neuronalen Netzwerken wie Feedforward-Netzwerke, Rekurrente Netzwerke oder Convolutional Neural Networks. Die Netzwerke lassen sich durch unbeaufsichtigtes oder überwachtes Lernen trainieren.
In 5 sind die Verfahrensschritte zur Positionsbestimmung eines sich bewegenden ersten Objekts 10 relativ zu einem anderen zweiten Objekt 20 beschrieben.
In einem Schritt S10 wird ein erstes Pulssignal S1 mit einer kurzen zeitlichen Pulsdauer von einem ersten Sender 22 des zweiten Objekts 20 zu einem ersten Empfänger 12 des ersten Objekts 10 gesendet, und das erste Pulssignal S1 wird von dem ersten Empfänger 22 des zweiten Objekts 20 zu dem ersten Sender 12 des ersten Objekts zurückgesendet, wobei aus einer Laufzeit Δt1 des ersten Pulssignals S1 ein erster Abstand d1 zwischen dem ersten Sender 22 und dem ersten Empfänger 12 abgeleitet werden kann.
In einem Schritt S20 wird ein zweites Pulssignal S2 mit einer kurzen zeitlichen Pulsdauer von einem zweiten Sender 14 des ersten Objekts 10 zu dem ersten Empfänger 12 des zweiten Objekts 20 gesendet, und das zweite Pulssignal S2 wird von dem ersten Empfänger 22 des zweiten Objekts 20 zu dem zweiten Sender 14 des ersten Objekts 10 zurückgesendet, wobei aus einer Laufzeit Δt2 des zweiten Pulssignals S2 ein zweiter Abstand d2 zwischen dem zweiten Sender 14 und dem ersten Empfänger 22 abgeleitet werden kann.
In einem Schritt S30 werden der erste Abstands d1 und/oder die Laufzeit Δt1 des ersten Pulssignals S1 und der zweite Abstands d2 und/oder der Laufzeit Δt2 des zweiten Pulssignals S2 an ein Datenverarbeitungsmodul 30 weitergeleitet.
In einem Schritt S40 wird ein Abstand d und ein Winkels β zwischen dem ersten Objekt 10 und dem zweiten Objekt 20 berechnet.
6 stellt schematisch ein Computerprogrammprodukt 200 dar, das einen ausführbaren Programmcode 250 umfasst, der konfiguriert ist, um das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung auszuführen, wenn es ausgeführt wird.
Mit dem Verfahren und System 100 gemäß der vorliegenden Erfindung kann somit zuverlässig und in Echtzeit die Position eines sich bewegenden Objekts relativ zu einem anderen Objekt mittels einfacher trigonometrischer Berechnungen bestimmt werden. Durch die Verwendung von Sendern, die die Pulssignale von kurzer zeitlicher Pulsdauer mittels Ultra-Breitband-Technologie (UWB, engl. ultra-wideband) erzeugen, in Verbindung mit schnellen Rechenzeiten ist eine kostengünstige Lösung geschaffen, die neben Testzwecken auch für den breiten Einsatz in der Praxis geeignet ist.
In einer Weiterentwicklung kann auch vorgesehen sein, eine beliebige Anzahl von Objekten 10, 20 mit Sendern und Empfängern auszustatten, so dass die Positionen eines Objekts 10 im Verhältnis zu einer Vielzahl von anderen Objekten 20 bestimmt werden kann. Insbesondere kann ein Objekt sowohl mit Sendern als auch mit Empfängern ausgestattet sein, so dass sowohl die eigene Position bestimmt werden kann als auch andere Objekte die Möglichkeit erhalten, von diesem Objekt wiederum die Position zu bestimmen.
Bezugszeichen

10: erstes Objekt
12: erster Sender
14: zweiter Sender
15: Sensormodul
17: dritter Sender
19: vierter Sender
20: zweites Objekt
22: erster Empfänger
24: zweiter Empfänger
30: Datenverarbeitungsmodul
32: Prozessor
34: Speichermodul
40: Datenbank
50: Kommunikationsverbindung
70: Cloud-Computing-Infrastruktur
100: System
200: Computerprogrammprodukt
250: Programmcode

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018120655 A1 [0005]
DE 102017007980 A1 [0006]
DE 102021001176 A1 [0007]
DE 102012104746 A1 [0008]

Claims

Verfahren zur Positionsbestimmung eines sich bewegenden ersten Objekts (10) relativ zu einem anderen zweiten Objekt (20), umfassend die folgenden Verfahrensschritte: - Senden (S10) eines ersten Pulssignals (S1) mit einer kurzen zeitlichen Pulsdauer von einem ersten Sender (12) des ersten Objekts (10) zu einem ersten Empfänger (22) des zweiten Objekts (20) und Zurücksenden des ersten Pulssignals (S1) von dem ersten Empfänger (22) des zweiten Objekts (20) zu dem ersten Sender (12) des ersten Objekts (10), wobei aus einer Laufzeit (Δt1) des ersten Pulssignals (S1) ein erster Abstand (d1) zwischen dem ersten Sender (12) und dem ersten Empfänger (22) abgeleitet werden kann; - Senden (S20) eines zweiten Pulssignals (S2) mit einer kurzen zeitlichen Pulsdauer von einem zweiten Sender (14) des ersten Objekts (10) zu dem ersten Empfänger (22) des zweiten Objekts (20) und Zurücksenden des zweiten Pulssignals (S2) von dem ersten Empfänger (22) des zweiten Objekts (20) zu dem zweiten Sender (14) des ersten Objekts (10), wobei aus einer Laufzeit (Δt2) des zweiten Pulssignals (S2) ein zweiter Abstand (d2) zwischen dem zweiten Sender (14) und dem ersten Empfänger (22) abgeleitet werden kann; - Weiterleiten (S30) des ersten Abstands (d1) und/oder der Laufzeit (Δt1) des ersten Pulssignals (S1) und des zweiten Abstands (d2) und/oder der Laufzeit (Δt2) des zweiten Pulssignals (S2) an ein Datenverarbeitungsmodul (30); - Berechnen (S40) eines Abstands (d) und eines Winkels (β) zwischen dem ersten Objekt (10) und dem zweiten Objekt (20).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei zur Berechnung des Abstands (d) und des Winkels (β) zwischen dem ersten Objekt (10) und dem zweiten Objekt (20) der Kosinussatzes für ebene Dreiecke aus der Trigonometrie verwendet wird, wobei mit c der Abstand zwischen dem ersten Sender (12) und dem zweiten Sender (14) bezeichnet wird: $c^{2} = d 1^{2} + d 2^{2} - 2 \cdot d 1 \cdot d 2 \cdot c o s γ$
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Sensormodul (15) insbesondere mit einer Kameraeinrichtung verwendet wird zur Aufnahme von weiteren Daten, um den möglichen Ort des zweiten Objekts (20) einzugrenzen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste Objekt (10) einen dritten Sender (17) aufweist, der an einen zweiten Empfänger (24) des zweiten Objekts (20) ein drittes Pulssignal (S3) mit einer kurzen zeitlichen Pulsdauer sendet, das von dem zweiten Empfänger (24) des zweiten Objekts (20) zu dem dritten Sender (17) des ersten Objekts (10) zurückgesendet wird, wobei aus einer Laufzeit (Δt3) des dritten Pulssignals (S3) ein dritter Abstand (d3) zwischen dem dritten Sender (17) und dem zweiten Empfänger (24) abgeleitet werden kann,
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das erste Objekt (10) einen vierten Sender (19) aufweist, der an den zweiten Empfänger (24) des zweiten Objekts (20) ein viertes Pulssignal (S4) mit einer kurzen zeitlichen Pulsdauer sendet, das von dem zweiten Empfänger (24) des zweiten Objekts (20) zu dem vierten Sender (19) des ersten Objekts (10) zurückgesendet wird, wobei aus einer Laufzeit (Δt4) des vierten Pulssignals (S4) ein vierter Abstand (d4) zwischen dem vierten Sender (19) und dem zweiten Empfänger (24) abgeleitet werden kann,
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Pulssignale (P1, P2, P3, P4) mittels Ultra-Breitband-Technologie (UWB, engl. ultra-wideband) erzeugt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Datenverarbeitungsmodul (30) und/oder die Sender (12, 14, 17, 19) mit einer Cloud-Computing-Infrastruktur (70) mittels einer Kommunikationsverbindung (50) in Verbindung stehen, und wobei die Kommunikationsverbindung als Mobilfunkverbindung und/oder Nahfeldkommunikationsverbindung wie Bluetooth^®, Ethernet, NFC (near field communication) oder Wi-Fi® ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Datenverarbeitungsmodul (30) Algorithmen der künstlichen Intelligenz und des Maschinenlernens, insbesondere neuronale Netze, umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Sender (12, 14, 17, 19) und/oder das Datenverarbeitungsmodul (30) mit Funkmodulen des 5G-Standards ausgestattet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Objekte (10, 20) als Kraftfahrzeug oder als autonom fahrendes Fahrzeug oder als landwirtschaftliches Fahrzeug wie ein Mähdrescher oder als Roboter oder als Reinigungsgerät wie ein selbstfahrender Reinigungsroboter oder als Wasserfahrzeug oder als ein Flugobjekt wie eine Drohne ausgebildet sind.
System (100) zur Positionsbestimmung eines sich bewegenden ersten Objekts (10) relativ zu einem anderen zweiten Objekt (20) mit einem Datenverarbeitungsmodul (30), wobei das erste Objekt (10) zumindest einen ersten Sender (12) und zumindest einen zweiten Sender (14) umfasst und das zweite Objekt (20) zumindest einen ersten Empfänger (22) umfasst; wobei der erste Sender (12) ausgebildet ist, ein erstes Pulssignal (S1) mit einer kurzen zeitlichen Pulsdauer zu dem ersten Empfänger (22) zu senden, und der erste Empfänger (22) ausgebildet ist, das erste Pulssignal (S1) an den ersten Sender (12) zurückzusenden, und der erste Sender (12) ausgebildet ist, eine Laufzeit (Δt1) des ersten Pulssignals (S1) an das Datenverarbeitungsmodul (30) weiterzuleiten, wobei der zweite Sender (14) ausgebildet ist, ein zweites Pulssignal (S2) mit einer kurzen zeitlichen Pulsdauer zu dem ersten Empfänger (22) zu senden, und der erste Empfänger (22) ausgebildet ist, das zweite Pulssignal (S2) an den zweiten Sender (14) zurückzusenden, und der zweite Sender (14) ausgebildet ist, eine Laufzeit (Δt2) des zweiten Pulssignals (S2) an das Datenverarbeitungsmodul (30) weiterzuleiten; und wobei das Datenverarbeitungsmodul (30) ausgebildet ist, aus der Laufzeit (Δt1) des ersten Pulssignals (S1) einen ersten Abstand (d1) zwischen dem ersten Sender (12) und dem ersten Empfänger (22) abzuleiten und aus der Laufzeit (Δt2) des zweiten Pulssignals (S2) einen zweiten Abstand (d2) zwischen dem zweiten Sender (14) und dem ersten Empfänger (22) abzuleiten und daraus einen Abstand (d) und einen Winkel (β) zwischen dem ersten Objekt (10) und dem zweiten Objekt (20) zu berechnen.
System (100) nach Anspruch 11, wobei zur Berechnung des Abstands (d) und des Winkels (β) zwischen dem ersten Objekt (10) und dem zweiten Objekt (20) der Kosinussatzes für ebene Dreiecke aus der Trigonometrie verwendet wird, wobei mit c der Abstand zwischen dem ersten Sender (12) und dem zweiten Sender (14) bezeichnet wird: $c^{2} = d 1^{2} + d 2^{2} - 2 \cdot d 1 \cdot d 2 \cdot c o s γ$
System (100) nach Anspruch 11 oder 12, wobei das erste Objekt (10) einen dritten Sender (17) aufweist und das zweite Objekt (10) einen zweiten Empfänger (24) aufweist, wobei der dritte Sender (17) des ersten Objekts (10) ausgebildet ist, an den zweiten Empfänger (24) des zweiten Objekts (20) ein drittes Pulssignal (S3) mit einer kurzen zeitlichen Pulsdauer zu senden, und der zweite Empfänger (24) des zweiten Objekts (20) ausgebildet ist, das dritte Pulssignal (S3) an den dritten Sender (17) des ersten Objekts (10) zurückzusenden, wobei aus einer Laufzeit (Δt3) des dritten Pulssignals (S3) ein dritter Abstand (d3) zwischen dem dritten Sender (17) und dem zweiten Empfänger (24) abgeleitet werden kann,
System (100) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Sender (12, 14, 17, 19) ausgebildet sind, Pulssignale (P1, P2, P3) mittels Ultra-Breitband-Technologie (UWB, engl. ultra-wideband) zu erzeugen.
Computerprogrammprodukt (200), umfassend einen ausführbaren Programmcode (250), der so konfiguriert ist, dass er bei seiner Ausführung das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausführt.