DE19540928A1 - Positionierverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Positionierverfahren für führer­ lose Transportmittel unter Verwendung eines Peilsystemes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Beim Transportieren von Gütern in Lagereinrichtungen oder in Fabrikationslinien besteht die Notwendigkeit mit mobilen Transporteinrichtungen, z. B. mit führerlosen Fahrzeugen, exakte Positionen selbsttätig anzusteuern.

Eine bekannte Lösung für dieses Problem ist die Verwendung eines Peilsystemes, mit dem eine ortsfeste Bake von einer auf dem Transportmittel installierten Positioniervorrich­ tung mit einem Radarsignal angestrahlt ist und die Bake nach Empfang des Signals ein Bakensignal an die Positio­ niervorrichtung sendet, die das Bakensignal hinsichtlich der Positionsbestimmung des Transportmittels selbsttätig auswertet. Die bisher bekanntgewordenen Radarbaken haben den Nachteil, daß sie zum Betrieb eine Stromversorgung be­ nötigen, die nicht wartungsfrei ist.

Aufgabe der Erfindung ist es ein Positionierverfahren für führerlose Transportmittel mit wartungsfreien Radarbaken zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine Positioniervorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 15 angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Positionierverfahren verwendet war­ tungsfreie Radarbaken ohne Batterien und die für die Vor­ richtungen erforderlichen Herstellungskosten sind niedrig. Für ein Positionsverfahren mit diesen Merkmalen ist ein großes Einsatzfeld gegeben, da sich die vorgenannten Vor­ teile mit den einer Radarbake zugrundeliegenden Vorteilen - der Vermeidung von Störechos, Fremdeinflüsse, Glint- und Mehrfachreflektionen - verbinden. Es sind bewährte Peil­ verfahren, wie die Verwendung von frequenzmodulierten Si­ gnalen zur Entfernungsbestimmung, in das erfindungsgemäße Verfahren integriert. In einer Weiterbildung der Erfindung wird zur Auswertung der Bakensignale eine Einseitenbandfil­ terung vorgeschlagen, mit der phasenbedingte Nullstellen bei der Ermittlung der Entfernungsinformation vermieden werden. Eine andere vorteilhafte Weiterbildung betrifft einen Rückgriff von der Auswertelogik auf den Steuersender, mit dem ein frequenzmoduliertes Signal erzeugt wird, wo­ durch über eine Hub- oder Modulationsfeinregelung eine gute Entfernungsauflösung erreichbar ist.

Die Erfindung ist in einfacher Abwandlung auch als Überwa­ chungsverfahren für bewegte Transportmittel einsetzbar, in­ dem der erfindungsgemäße Sender nicht auf einem mobilen Transportmittel, sondern ortsfest installiert ist und er­ findungsmäße Baken anstrahlt, die auf mobilen Transport­ mitteln installiert sind.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt das Verfahrensprinzip,

Fig. 2 zeigt die Sendespektren des Verfahrens,

Fig. 3 zeigt das Blockschaltbild der Bake und

Fig. 4 zeigt das Blockschaltbild der Positioniervorrich­ tung.

Das in Fig. 1 gezeigte Verfahrensprinzip beruht darauf, daß eine auf einem mobilen Transportmittel installierte Posi­ tioniervorrichtung 1 über eine Antennenanordnung 10 eine an einem Referenzpunkt ortsfest installierte Bake 4 anstrahlt. Die Bake 4 ist als Transponder ausgebildet und empfängt und sendet über eine Antennenanordnung 9. Die Positioniervor­ richtung 1 strahlt ein Dauerstrichsignal 2 im Millimeter­ wellenband und ein frequenzmoduliertes Signal 3 im UHF-Band ab. Aus diesen Signalen wird in der Bake ein Verknüpfungs­ produkt 6 gebildet, das an die Positioniervorrichtung im Millimeterwellenband zurückgestrahlt wird.

Fig. 2a zeigt das Sendespektrum des im UHF-Band frequenzmo­ dulierten Signales 3, Fig. 2b zeigt ein dazugehöriges Sen­ despektrum des im Millimeterwellenband erzeugten Dauer­ strichsignales 2 und Fig. 2c zeigt das Sendespektrum des von der Bake 4 zurückgestrahlten Verknüpfungsproduktes 6 mit dem in das Millimeterwellenband hochgeträgerten fre­ quenzmodulierten UHF-Signal.

Die in Fig. 3 gezeigte Bake hat keine eigene Energiequelle und ist ohne UHF-Aussteuerung eine rein passive Schaltung. Sie besteht aus einer Antennenanordnung 9, einem Symme­ trierglied 8, einem Tiefpaß 7 und einem Verknüpfungsglied 5. In der hier beschriebenen Ausführungsform weist die An­ tennenanordnung 9 eine UHF-Bakenantenne 11 und eine MMW- Bakenantenne 12 auf und das Verknüpfungsglied 15 ist als Diodenmischer ausgebildet. Durch die UHF-Beleuchtung mit dem frequenzmodulierten Signal 3 wird der Diodenmischer ge­ öffnet. Gleichzeitig gelangt das Dauerstrichsignal 2 auf den Diodenmischer über die MMW-Bakenantenne 12, so daß ein Verknüpfungsprodukt 6 nach Fig. 2c entsteht. Die UHF-Ener­ gie wird also nicht wie bei bekannten Bakensystemen vorher in eine Gleichspannung umgewandelt, sondern direkt zum Öff­ nen des Mischers und zur Bildung der Entfernungsinformation im MMW-Bereich genutzt. Von der aktivierten Bake 4 werden die hochgeträgerten frequenzmodulierten UHF-Signale über die MMW-Bakenantenne 12 mit beiden Seitenbändern abge­ strahlt und von der Positioniervorrichtung 1 aufgenommen. Anstelle des Tiefpasses 7 kann auch ein anderes Filter zur Signalaufbereitung des frequenzmodulierten Signales 3 ein­ gesetzt werden, z. B. ein Bandpaß entsprechender Durchlaß­ breite.

Die in Fig. 4 gezeigte Positioniervorrichtung 1 ist als ein MMW-Peilsystem in 1-Ebenen-Anordnung ausgebildet und arbei­ tet deshalb in bekannter Weise mit zwei beabstandet ange­ ordneten MMW-Empfangsantennen 13. Die alternative Verwen­ dung einer dem Fachmann bekannten 2-Ebenen-Peilanordnung ist ebenfalls zur Lösung der zugrundeliegenden Aufgabe mög­ lich. Die Bestimmung eines Ablagewinkels erfolgt in einer 1-Ebenenanordnung durch Vergleich der Amplituden (und Pha­ sen) der beiden Empfangssignale in einer Auswertelogik 21.

Das von den MMW-Empfangsantennen 16 aufgenommene, von der Bake 4 abgestrahlte Verknüpfungsprodukt 6 ist vor der Abmi­ schung in das UHF-Band in jedem Kanal in ein Einseitenband­ filter 14 gespeist. Den Einseitenbandfiltern 14 ist jeweils ein Empfangsmischer 15 nachgeschaltet. Die für die Abmi­ schung von den Empfangsmischern 15 benötigte Oszillator­ spannung wird von einem gemeinsamen Oszillator 16 erzeugt. Gleichzeitig wird ein Teil der Oszillatorleistung über eine MMW-Sendeantenne 17, die zwischen den beiden MMW-Empfangs­ antennen 13 angeordnet ist, als Dauerstrichsignal 2 an die Bake 4 abgestrahlt. Bei der voranstehend beschriebenen Misch- und Oszillatorschaltung ist die Frequenzstabilität des Oszillators von untergeordneter Bedeutung, da sich durch den erfindungsgemäßen Aufmisch- und Abmischvorgang Instabi­ litäten selbst eliminieren.

Die Zwischenfrequenzverstärkung im UHF-Bbereich erfolgt mit einer Bandbreite, welche der Frequenzmodulation des Steuer­ senders 18 entspricht. Es genügt dabei, einen gemeinsamen Zwischenfrequenzverstärker 22 zu verwenden und diese mit Umschaltern 24 zwischen den Empfangskanälen umzuschalten. Durch eine zwischen dem Zwischenfrequenzverstärker 22 und dem Rückmischer 23 integrierte Verzögerungsleitung 25 ist eine Verschiebung der externen Meßzone eingestellt.

Die Auswertelogik 21 umfaßt die zur Peilung und Entfer­ nungsmessung in bekannterweise notwendigen Schaltungen bis zur Ausgabe der Entfernungs-und Winkeldaten die zur selbst­ tätigen Positionierung des Transportmittels.

Ein Steuersender 21 erzeugt das frequenzmodulierte Signal 3 in einer UHF-Lage und speist es in eine Leistungsstufe 19, von der aus es über eine UHF-Sendeantenne 20 abgestrahlt ist. Über eine Rückkopplung 26 wirkt die Auswertelogik 21 auf den Steuersender 18 ein, um über eine Hub- und Modula­ tionsfeinregelung eine gute Entfernungsauflösung zu errei­ chen.

In Abweichung zu der hier beschriebenen Ausführungsform können bei Bedarf zu einer eindeutigen Positionsbestimmung mehrere parallel wirkende Positioniervorrichtungen 1 auf einem Transportmittel installiert sein. Diese können eine gemeinsame Stromversorgung und Auswertelogik benutzen; die Frontends werden dabei umgeschaltet.

Die Antennenanordnungen 9, 10 der Positioniervorrichtung 1 und der Bake 4 können alternativ zu den voranstehend be­ schriebenen Ausführungen in bekannter Weise andere geeigne­ te Ausbildungen aufweisen.

Claims (18)

1. Positionierverfahren für führerlose Transportmittel un­ ter Verwendung eines Peilsystemes mit dem eine ortsfeste Bake von einer auf dem Transportmittel installierten Posi­ tioniervorrichtung mit einem Radarsignal angestrahlt ist und die Bake nach Empfang des Signales ein Bakensignal an die Positioniervorrichtung sendet, die das empfangene Ba­ kensignal hinsichtlich der Positionsbestimmung des Trans­ portmittels selbsttätig auswertet, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniervorrichtung (1) ein Dauerstrichsignal (2) und ein frequenzmoduliertes Signal (3) abstrahlt, daß in der Bake (4) ein Verknüpfungsglied (5) integriert ist, das durch die Beleuchtung mit dem frequenzmodulierten Sig­ nal (3) selbsttätig geöffnet ist und das Dauerstrichsignal (2) mit dem frequenzmodulierten Signal (3) miteinander ver­ knüpft und das das so gebildete Verknüpfungsprodukt (6) an die Positioniervorrichtung (1) zur Bildung einer Entfer­ nungs- und einer Winkelablageinformationen zurückgestrahlt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dauerstrichsignal (2) ein Millimeterwellensignal ist, daß das frequenzmodulierte Signal (3) ein UHF-Signal ist und daß das Verknüpfungsprodukt (6) im Millimeterwellenband an die Positioniervorrichtung (1) zurückgestrahlt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Verknüpfungsprodukt (6) als Zweiseitenbandsig­ nal an die Positioniervorrichtung (1) zurückgestrahlt ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, das das Verknüpfungsglied (5) ein Dioden-Mi­ scher ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das frequenzmodulierte Signal (3) vor der Verknüpfung mit dem Dauerstrichsignal (2) gefiltert ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterung in einem Tiefpaß (7) durchgeführt ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich­ net, daß das frequenzmodulierte Signal (3) vor der Filte­ rung in einem Symmetrierglied (8) aufbereitet ist.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bake (4) eine Antennen­ anordnung (9) mit mindestens einer Antenne aufweist, mit der das Dauerstrichsignal (2) und das frequenzmodulierte Signal (3) empfangen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß über die Antennenanordnung (9) auch das in dem Verknüp­ fungsglied (5) gebildete Verknüpfungsprodukt (6) abge­ strahlt ist.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Bake (4) abge­ strahlte Verknüpfungsprodukt (6) in der Positioniervorrich­ tung (1) vor der Bildung der Entfernungs- und Winkelablage­ informationen einseitenband-gefiltert ist.

11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das frequenzmodulierte Sig­ nal (3) in der Positioniervorrichtung (1) mit einem Steu­ ersender (18) erzeugt ist, der von einer Ablaufsteuerung in einer Auswertelogik (21) gesteuert ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückmischer (23) sendestufenseitig angekoppelt ist.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auswertelogik (21) von in Videofrequenz­ lage zeitverzögerten Signalen gespeist ist.

14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniervorrichtung (1) mehrere Frontends aufweist, die an unterschiedlichen Stellen des Transportmittels installiert sind, jeweils eigene Sende- und Empfangsmittel aufweisen, über eine Um­ schaltung parallel betrieben werden und eine gemeinsame Stromversorgung und Auswerteelektronik aufweisen.

15. Positioniervorrichtung zur Durchführung eines Positio­ nierverfahrens für führerlose Transportmittel unter Verwen­ dung eines Peilsystemes, mit dem eine ortsfeste Bake von der auf dem Transportmittel installierten Positioniervor­ richtung mit einem Radarsignal angestrahlt ist und die Bake nach Empfang des Signales ein Bakensignal an die Positio­ niervorrichtung sendet, die das empfangene Bakensignal hin­ sichtlich der Positionsbestimmung des Transportmittels selbsttätig auswertet, dadurch gekennzeichnet, daß die Po­ sitioniervorrichtung (1) als 1-Ebenen-Peilsystem mit zwei beabstandet angeordneten MMW-Empfangsantennen (13) ausge­ bildet ist, die jeweils das von der Bake (4) abgestrahlte Verknüpfungsprodukt (5) in ein Einseitenbandfilter (14) speisen, daß jeweils ein Empfangsmischer (15) die so gefil­ terten Empfangssignale in eine UHF-Lage abmischt, daß dazu die Empfangsmischer (15) gemeinsam von einem Oszillator (16) gespeist sind, daß der Oszillator (16) über eine MMW- Sendeantenne (17) einen Teil seiner Leistung als Dauer­ strichsignal (2) an die Bake (4) abstrahlt, daß ein Steuer­ sender (18) über eine UHF-Sendeantenne (20) das frequenzmo­ dulierte Signal (3) an die Bake (4) abstrahlt und daß die Ausgangssignale der Empfangsmischer (15) nach einer Zwi­ schenfrequenzverstärkung in der UHF-Lage auf eine Auswerte­ logik (21) gegeben sind, in der aus den empfangenen MMW-Sig­ nalen die Entfernungs- und Winkelablageinformationen ge­ bildet sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zwischenfrequenzverstärkung der MMW-Empfangssig­ nale ein gemeinsamer Zwischenfrequenzverstärker (22) und ein gemeinsamer Rückmischer (23) verwendet ist, wobei Um­ schalter (24) zwischen den Empfangskanälen umschalten.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen dem Zwischenfrequenzverstärker (22) und dem Rückmischer (23) eine Verzögerungsleitung (25) in­ tegriert ist.

18. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Auswerte­ logik (21) und dem Steuersender (18) eine Rückkopplung (26) für eine Hub- oder Modulationsfeinregelung des Steuersen­ ders (20) vorgesehen ist.