DE19709847A1

DE19709847A1 - Control system for a mobile unit and method for its operation

Info

Publication number: DE19709847A1
Application number: DE19709847A
Authority: DE
Inventors: Rolf Dr Ing Detering; Valentin Dipl Phys Magori
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 1998-09-03
Also published as: WO1998038554A1; EP0965073A1; AU7204098A

Abstract

The invention relates to a guidance system (1) for a mobile unit (2) for localization and data transmission within a semi- or fully automatic-operated transport and transhipment process. Said guidance system (1) comprises at least one interrogator (transceiver) (3) which is carried on said mobile unit (2) and a number of stationary transponders (identification marks) (5) spread out across the movement area (4). When the guidance system (1) is in operation, the transponder (5) transmits an answer signal (SAN) in response to an interrogation signal (SAB) sent by the interrogator (3) for high local resolution identification of the mobile unit (2).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Leitsystem für eine mobile Einheit, insbesondere für eine mobile Einheit innerhalb eines Transport- und Umschlagprozesses. Sie bezieht sich weiter auf ein Verfahren zu dessen Betrieb. Unter einer mobilen Einheit wird hierbei insbesondere ein Transportfahrzeug (Lastkraftwa gen) oder ein Hebefahrzeug verstanden.The invention relates to a control system for a mobile Unit, especially for a mobile unit within one Transport and handling process. It continues to refer to a process for its operation. Under a mobile unit a transport vehicle (load truck gen) or a lifting vehicle understood.

Zum Betreiben von Transport- und Umschlagprozessen, z. B. in einem Hafen- oder Werksgelände, werden für dort eingesetzte mobile Einheiten der Transport- und Hebetechnik (mobile Tech nik) Ortsinformationen benötigt. Darüber hinaus müssen übli cherweise Informationen an Personen auf der mobilen Einheit (mobile Technik) oder von dieser an die stationäre Technik (Leit- oder Dispositionseinrichtungen) übertragen werden. Es liegt im Bestreben von Betreibern derartiger Prozesse diese weitestgehend zu automatisieren.To operate transport and handling processes, e.g. B. in a port or factory site, are used for there mobile units of transport and lifting technology (mobile tech nik) location information required. In addition, übli information to people on the mobile unit (mobile technology) or from this to the stationary technology (Control or disposition facilities) are transferred. It is the aim of operators of such processes to automate as much as possible.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Leitsystem für eine mobile Einheit anzugeben, mit dem in geeigneter Weise, insbesondere zur Lokalisation (Or tung) der mobilen Einheit, Informationen zwischen stationärer und mobiler Technik übertragen werden können. Darüber hinaus soll ein geeignetes Verfahren zu dessen Betrieb angegeben werden.The invention is therefore based on the object, a particular specify a suitable control system for a mobile unit with in a suitable manner, in particular for localization (Or device) of the mobile unit, information between stationary and mobile technology can be transferred. Furthermore a suitable process for its operation is to be specified will.

Bezüglich des Leitsystems wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Aus gestaltungen sind Gegenstand der auf diesen rückbezogenen Un teransprüche. With regard to the control system, this object is achieved according to the invention solved by the features of claim 1. Advantageous designs are the subject of the related reference claims.

Das Leitsystem umfaßt im wesentlichen eine Anzahl von soge nannten Interrogatoren als Sende-Empfänger sowie eine Anzahl von mittels Funksignalen abfragbaren Transpondern als Identi fizierungsmarken oder "Tags". Dabei führt die mobile Einheit den oder jeden Interrogator mit sich, während der oder jeder Transponder zweckmäßigerweise stationär als Orientierungs punkt an einem bestimmten Ort auf der für die mobile Einheit vorgesehenen Bewegungsfläche angeordnet ist. Dadurch wird ei ne ortsaufgelöste Identifikation des jeweiligen Orientie rungspunktes erreicht. Dies ermöglicht der mobilen Einheit "on-line" und automatisch deren Position relativ zu definier ten Orientierungspunkten zu bestimmen. Dies wiederum ermög licht eine automatische Führung der mobilen Einheit entlang eines durch die Orientierungspunkte markierten Weges sowie deren automatisches Anhalten an definierten Orten oder Weg punkten.The control system essentially comprises a number of so-called named interrogators as transceivers and a number of transponders that can be queried by means of radio signals as identi registration marks or "tags". The mobile unit leads the or every interrogator with him, during the or everyone Transponder conveniently stationary as an orientation point at a specific location on the for the mobile unit provided movement area is arranged. This makes egg ne spatially resolved identification of the respective Orientie point reached. This enables the mobile unit "on-line" and automatically define their position relative to determine ten landmarks. This in turn makes it possible automatically guides the mobile unit along a path marked by the landmarks and automatically stopping at defined locations or paths score.

Bei Verwendung sogenannter Oberflächenwellen-Identifizie rungsmarken (OFW-ID-Tags) als Transponder ist für die zweck mäßigerweise in der Bewegungsfläche positionierten Identifi zierungsmarken ein passiver Betrieb möglich. Dabei ist am Ort des oder jedes Transponders keine zusätzliche Energiequelle, z. B. in Form einer Batterie oder eines Stromanschlusses über ein dazu verlegtes Kabelnetz, erforderlich, was die Installa tion und die Wartung der Identifizierungsmarken erheblich vereinfacht. Jeder Transponder bildet somit zweckmäßigerweise eine per Funk auslesbare passive, d. h. nicht auf eine eigene Stromversorgung angewiesene, Ortsmarkierung innerhalb einer die Bewegungsfläche repräsentierenden Oberfläche, z. B. einer Straßenoberfläche.When using so-called surface wave identification Tag marks (SAW ID tags) as transponders is for the purpose Identifiably positioned in the movement area decorative marks, passive operation possible. It is in place the or each transponder has no additional energy source, e.g. B. in the form of a battery or a power connector a cable network laid for this purpose, required by Installa tion and the maintenance of the identification marks considerably simplified. Each transponder therefore expediently forms a passive readable by radio, d. H. not on your own Power supply instructed, placemark within a the surface representing the movement area, e.g. B. one Road surface.

Dazu ist innerhalb eines Gehäuses ein Oberflächenwellen-Ele ment mit einer Antenne, vorteilhafterweise mit einer Patch- oder Schlitzantenne, verbunden. Durch diese zweckmäßige Ge staltung der oder jeder Antenne kann deren Richtdiagramm und damit die örtliche Empfindlichkeitsverteilung des Systems an die Anwendungserfordernisse angepaßt werden. Für eine beson ders hohe Reichweite des Systems könnte das Strahlungsdia gramm der Antenne derart geformt werden, daß eine besonders hohe Abstrahlungsintensität in Richtung der Straßenoberfläche erreicht wird. Dagegen führt eine gebündelte Strahlung senk recht zur Bewegungsfläche zu einer besonders hohen Empfind lichkeit, sofern sich der Interrogator (momentan) direkt über der Ortsidentifizierungsmarke befindet.For this purpose there is a surface wave element inside a housing ment with an antenna, advantageously with a patch or slot antenna. By this convenient Ge staltung the or each antenna can their directional diagram and the local sensitivity distribution of the system the application requirements are adjusted. For a particular the radiation system could reach the long range of the system grams of the antenna are shaped so that a special high radiation intensity in the direction of the road surface is achieved. In contrast, bundled radiation leads to lower right to the movement area to a particularly high sensitivity if the interrogator is (currently) directly above the location identification mark.

In zweckmäßiger Ausgestaltung ist das Gehäuse aus einem T-för migen Grundkörper für den Einbau unterhalb der Bewegungs- oder Straßenoberfläche und aus einer Isolierabdeckung zum Schutz der oberhalb der Bewegungsfläche vorgesehenen Antenne aufgebaut. Die nicht leitende Isolierabdeckung, beispielswei se in Form einer Keramik-, Glas- oder Kunststoffabdeckung, kann am Einbauort der Identifizierungsmarke im Bereich der Bewegungsoberfläche bündig mit dieser abschließend oder ge ringfügig über diese hinausstehend montiert werden. Letztere Anordnung bietet insbesondere im Freien den Vorteil, daß auf der Identifizierungsmarke kein Wasser stehenbleibt, und daß ein direktes Überfahren der Identifizierungsmarke durch ein entsprechendes Geräusch begleitet wird. Dies bietet auch die vorteilhafte Möglichkeit, daß die Oberseite der Kunststoffab deckung der z. B. in einer Straßen- oder Hallenoberfläche ein gelassenen Identifizierungsmarke durch eine Einfärbung als optisches Orientierungsmittel zusätzlich genutzt werden kann. Auch kann eine solche Einfärbung verschieden farbig ausgeführt sein, um z. B. Informationen in Form von Richtpfeilen, Zahlen oder Buchstaben darzustellen.In an advantageous embodiment, the housing is made of a T-för basic body for installation below the movement or road surface and from an insulating cover for Protection of the antenna provided above the area of movement built up. The non-conductive insulating cover, for example in the form of a ceramic, glass or plastic cover, can be found at the installation location of the identification mark in the area of Movement surface flush with this or ge may be mounted slightly beyond this. Latter Arrangement offers the advantage, especially outdoors, that no water remains on the identification mark, and that a direct crossing of the identification mark by a corresponding noise is accompanied. This also offers the advantageous possibility that the top of the plastic from coverage of the z. B. in a street or hall surface left identification mark by coloring as optical orientation aid can also be used. Such coloring can also be carried out in different colors be to z. B. Information in the form of directional arrows, numbers or to represent letters.

Das Oberflächenwellen-Element stellt vorzugsweise eine re flektive Verzögerungsleitung dar und umfaßt dazu zweck mäßigerweise eine Reflektoranordnung mit Reflektoren. Diese sind in vorteilhafter Ausgestaltung schaltbar oder modulier bar. Dies bedeutet, daß ein vom jeweiligen schaltbaren bzw. modulierbaren Reflektor erzeugtes Teil-Antwortsignal in des sen Amplitude oder Phase gezielt beeinflußt, insbesondere ein- und ausgeschaltet, werden kann. Die Anordnung dieser Reflektoren und die entsprechende Folge der Teil-Antwortsig nale, welche in ihrer Gesamtheit die Antwort des entsprechen den Transponders auf ein Abfragesignal des Interrogators dar stellen, verkörpern ein abfragbares Muster für die jeweilige Ortsmarke. Anordnungen mit unveränderlichen oder fest ver schalteten Reflektoren können vorteilhafterweise passiv, d. h. ohne transponderseitig eigenen Versorgungsenergiebedarf betrieben werden.The surface wave element preferably represents a right fleive delay line and includes purpose moderately a reflector arrangement with reflectors. This are switchable or modulated in an advantageous embodiment bar. This means that a switchable or modulatable reflector generated partial response signal in the specifically influenced amplitude or phase, in particular can be switched on and off. The arrangement of this Reflectors and the corresponding sequence of partial answers nale, which in their entirety correspond to the answer of the represents the transponder to a query signal from the interrogator represent, embody a queryable pattern for each Placemark. Arrangements with unchangeable or fixed ver switched reflectors can advantageously be passive, d. H. without the transponder's own supply energy requirement operate.

Alternativ kann an Stelle der Reflektoren auch ein Array von auf unterschiedliche Frequenzen abgestimmte Oberflächenwel len-Resonatoren verwendet werden, welche ihrerseits mit der transponderseitigen Antenne verbunden oder an diese an- oder wegschaltbar (modulierbar) sind. In diesem Fall stellen die im Antwortsignal enthaltenen Frequenzlinien das die jeweilige Ortsmarke bezeichnende Muster dar. Für einen aktiven Betrieb sind die Reflektoren (Resonatoren) vorteilhafterweise während des Betriebs des Leitsystems umschaltbar.Alternatively, an array of surface world tuned to different frequencies len resonators are used, which in turn with the Transponder-side antenna connected or to this or are switchable (modulatable). In this case, the the frequency lines contained in the response signal that the respective Placemarks are representative patterns. For active operation the reflectors (resonators) are advantageously during the operation of the control system can be switched.

Bezüglich des Verfahrens wird die genannte Aufgabe gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 10. Vorteilhafte Weiterbil dungen sind Gegenstand der auf diesen rückbezogenen Unteran sprüche.The stated object is achieved with regard to the method by the features of claim 10. Advantageous further education Applications are the subject of the subordinate sub-references claims.

Beim Betrieb des Leitsystems wird von der Identifizierungs marke (Transponder) ein vorzugsweise hochfrequentes Abfrage signal des Sende-Empfängers oder Interrogators mit einem Ant wortsignal beantwortet, das ein für diese Identifizierungs marke oder für eine Klasse derartiger Identifizierungsmarken charakteristisches Muster oder Kodemuster enthält. Kommt die mobile Einheit in die Nähe der Identifizierungsmarke oder überfährt sie diese, so wird diese vom Interrogator angespro chen und gibt die der Identifizierungsmarke zugeordnete Orts information sowie die eigene Position relativ zu diesem mar kierten Punkt an die betreffende mobile Einheit weiter.When operating the control system, the identification brand (transponder) a preferably high-frequency query signal of the transceiver or interrogator with an Ant word signal answered, the one for this identification brand or for a class of such identification marks contains characteristic pattern or code pattern. Comes the mobile unit near the identification mark or If it runs over this, the interrogator will try to approach it Chen and gives the location assigned to the identification mark information as well as your own position relative to this mar point to the relevant mobile unit.

Dazu ist keine technische Verkabelung der Identifizierungs marken nötig, da die Informationsübertragung funktechnisch erfolgt. Somit sind einem Fahrer der mobilen Einheit und/oder einer zentralen Leit- und Dispositionseinrichtung die aktuel le Position der mobilen Einheit innerhalb der Bewegungsfläche bekannt. Darüber hinaus kann unter Vorgabe entsprechender Zielkoordinaten der Weg der mobilen Einheit bestimmt und ver folgt werden.There is no technical cabling for the identification brands necessary because the information transmission is radio-technical he follows. Thus, a driver of the mobile unit and / or a central control and dispatch facility the current le Position of the mobile unit within the movement area known. In addition, by default, appropriate Destination coordinates of the path of the mobile unit determined and ver be followed.

Die Identifizierungsmarke kann vorteilhafterweise passiv oder aktiv eingesetzt werden. Ein als passive Identifizierungsmar ke dienender Transponder gibt als Antwortsignal eine feste, z. B. kodierte Information in Form eines Ortsidentifizierungs signals auf Abruf ab. Einen besonderen Vorteil bildet dabei die Möglichkeit der Energieversorgung des Transponders über Funksignale des Senders des Interrogators zusätzlich zur Ab frage des entsprechenden Transponders, erforderlichenfalls auch mit erhöhter Sendeenergie. Dabei ist es ein wesentlicher Vorteil, daß somit der Transponder rein passiv erkannt werden kann. Die anschließend für eine Aktivierung der Zusatzfunktionen, d. h. der modulierbaren Reflektoren oder Resonatoren, erforderliche Energieversorgung wird somit vorteilhafterweise nur dann aktiviert, wenn sich ein Transponder in der Reich weite des Interrogators befindet. Außerdem bleibt die Akti vierung nur für diejenige zeit bestehen, für die die Zusatzfunktionen sinnvoll sind.The identification mark can advantageously be passive or be actively used. One as a passive identifier ke serving transponder gives as a response signal a fixed, e.g. B. coded information in the form of a location identification signals on demand. This is a particular advantage the possibility of supplying energy to the transponder Radio signals from the transmitter of the interrogator in addition to the Ab ask the appropriate transponder, if necessary also with increased transmission energy. It is an essential one Advantage that the transponder can thus be recognized purely passively can. Which are then used to activate the additional functions, d. H. the modular reflectors or resonators, required energy supply is thus advantageously activated only when there is a transponder in the range distance of the interrogator. In addition, the share remains vation only exist for the time for which the additional functions make sense.

Beim aktiven Einsatz wird basierend auf der gleichen Technik zusammen mit dem Ortsidentifizierungssignal auch ein Informa tionssignal übermittelt. Die Übertragung variabler Informa tionen kann dabei über einen modulierbaren Teil des Ortsiden tifizierungssignals erfolgen. Derartige Informationen können über Kommunikationskanäle in Form eines kombinierten Funk- und Leitungsstreckennetzes an die stationären Transponder übergeben werden.When used actively, it is based on the same technology together with the location identification signal also an informa tion signal transmitted. The transfer of variable informa tion can be via a modulatable part of the local id tification signal. Such information can via communication channels in the form of a combined radio and line route network to the stationary transponders be handed over.

Auch für den Fall, daß der aktuelle Weg der mobilen Einheit außerhalb eines vorgegebenen Weges verläuft und somit der Interrogator nicht exakt über die entsprechenden Identifizie rungsmarken geführt wird, ist auch innerhalb eines bestimmten Versatzes ein Auslesen der Identifizierungsmarken möglich. Dazu sind vorteilhafterweise mindestens zwei Interrogatoren als Empfänger an einer mobilen Einheit verteilt angeordnet. Alternativ kann auch ein einzelner Interrogator mit einer An zahl von verteilt angeordneten Antennen vorgesehen sein. Durch aufeinanderfolgendes Umschalten zwischen den Interroga toren oder den Antennen wird die Identifizierungsmarke aus unterschiedlichen Entfernungen und voneinander abweichenden Richtungen abgefragt. Dabei kann aus dem jeweiligen Amplitu denverhältnis der Empfangssignale der unterschiedlichen In terrogatoren oder Antennen auf die Größe und die Richtung des Versatzes geschlossen werden.Also in the event that the current route of the mobile unit runs outside a predetermined path and thus the Interrogator does not have the exact identification marks is also within a certain range Offset reading of the identification marks possible. To this end, there are advantageously at least two interrogators distributed as a receiver on a mobile unit. Alternatively, a single interrogator with an An number of distributed antennas can be provided. By successively switching between the Interroga identifiers or antennas different distances and differing from each other Directions queried. It can from the respective amplitude the ratio of the received signals of the different In terrogators or antennas on the size and direction of the Offset can be closed.

Ausgehend von der Überlegung, daß die Phasenwinkeldifferenz zwischen einem ausgesendeten Abfragesignal und dem daraufhin empfangenen Antwortsignal proportional zum Abstand zwischen dem Interrogator oder der Antenne und der Identifizierungs marke ist, werden in vorteilhafter Weiterbildung für eine hochauflösende Bewertung eines solchen Versatzes zwischen ei nem Sollweg und dem Istweg die Phasenwinkel der Empfangssig nale herangezogen. Dabei nimmt die Phasendifferenz bei An näherung an die Identifizierungsmarke ab, während mit zuneh mender Entfernung der mobilen Einheit von der Identifizie rungsmarke auch die Phasenwinkeldifferenz zunimmt. Passiert die mobile Einheit die Identifizierungsmarke, so invertiert im Punkt der kürzesten Entfernung zwischen der tatsächlichen Bahn (Istweg) der mobilen Einheit und der Identifizierungs marke das Vorzeichen der Phasenwinkeländerung. Anhand der Steilheit des Vorzeichenwechsels kann dann der Abstand zwi schen der entsprechenden Bahnkurve des Istweges und dem durch die Identifizierungsmarke gekennzeichneten Ortspunkt ermit telt werden.Based on the consideration that the phase angle difference between a transmitted interrogation signal and the subsequent one received response signal proportional to the distance between the interrogator or the antenna and the identification is in advantageous training for a brand high-resolution evaluation of such an offset between egg nem target path and the actual path the phase angle of the received signal nale used. The phase difference increases with An closer to the identification mark, while increasing distance of the mobile unit from the identification marker, the phase angle difference also increases. Happens the mobile unit inverts the identification mark at the point of the shortest distance between the actual Path (actual path) of the mobile unit and the identification mark the sign of the phase angle change. Based on The steepness of the change of sign can then be the distance between the corresponding trajectory of the actual path and through the locality marked with the identification mark be communicated.

Um an bestimmten Orten zusätzlich zu den Ortsinformationen auch variable, z. B. Anweisungen für bestimmte Aktionen der mobilen Einheit enthaltende Informationen zwischen den ein zelnen Identifizierungsmarken einerseits sowie zwischen die sen und der oder jeder mobilen Einheit andererseits austau schen zu können, sind zweckmäßigerweise zwischen diesen Iden tifizierungsmarken und der entsprechenden Leit- und Disposi tionseinrichtung Kommunikationskanäle vorgesehen. Dadurch können auch Informationen zwischen den mobilen Einheiten aus getauscht werden. Dies kann z. B. durch eine Kommunikation der Identifizierungsmarken untereinander oder durch aufeinander folgendes Überfahren derselben Identifizierungsmarke von ver schiedenen mobilen Einheiten erfolgen.To go to certain locations in addition to the location information also variable, e.g. B. Instructions for specific actions of the information contained between the mobile unit individual identification marks on the one hand and between the sen and the or each mobile unit on the other hand to be able to be between these ides certification marks and the corresponding guidance and disposi tion device communication channels provided. Thereby can also share information between the mobile units it will be exchanged. This can e.g. B. by communication of Identification marks with each other or through each other following passing over the same identification mark from ver different mobile units.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:Embodiments of the invention are based on a drawing explained in more detail. In it show:

Fig. 1 schematisch ein Leitsystem für eine mobile Einheit, Fig. 1 shows schematically a control system for a mobile unit,

Fig. 2 und 3 eine Identifizierungsmarke als stationärer Transponder mit alternativen Antennentypen, Fig. 2 and 3, an identification mark as a stationary transponder with alternative antenna types,

Fig. 4 ein Oberflächenwellen-Element des Transpon ders, Fig. 4 is a surface acoustic wave element of the Transpon idem,

Fig. 5 in einem Amplituden/Zeit-Diagramm den Signal verlauf eines Elements gemäß Fig. 4, Fig. 5 in an amplitude / time diagram of the waveform of an element according to Fig. 4,

Fig. 6 in Draufsicht eine mobile Einheit gemäß Fig. 1 mit zwei Interrogatoren und Fig. 6 in plan view of a mobile unit according to FIG. 1 with two interrogators and

Fig. 7 ein Teilantwortsignal zur Bestimmung einer Sollweg-Abweichung. Fig. 7 is a partial response signal for determining a desired path deviation.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit glei chen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are the same in all figures Chen provided reference numerals.

Das Leitsystem 1 gemäß Fig. 1 zum automatischen Betreiben von Transport- und Umschlagprozessen umfaßt einen von einem Fahr zeug 2 als mobile Einheit mitgeführten Sende-Empfänger oder Interrogator 3 und eine Anzahl von über eine Bewegungsflä che 4 verteilt angeordneten Sendern oder Transpondern 5, von denen nur einer dargestellt ist. Die Bewegungsoberfläche 4 ist beispielsweise eine Straßenoberfläche innerhalb eines Ha fen- oder Werksgeländes. Sie kann auch eine Hallenoberfläche innerhalb eines Lagers sein.The control system 1 shown in FIG. 1 for the automatic operation of transport and handling processes comprises a transceiver or interrogator 3 carried by a vehicle 2 as a mobile unit and a number of transmitters or transponders 5 distributed over a movement surface 4 , of which only one is shown. The movement surface 4 is, for example, a street surface within a port or factory site. It can also be a hall surface within a warehouse.

Der von der mobilen Einheit 2 mitgeführte Interrogator 3, d. h. dessen Sender oder Sendeteil, sendet für einen passiven Betrieb des Transponders 5 ein Energiesignal S_N an diesen aus. Mittels dieses Funk- oder Energiesignal S_N erfolgt die Stromversorgung des oder jedes Transponders 5. Es können auch zwei (Fig. 6) oder mehrere Interrogatoren 3 an der mobilen Einheit 2 verteilt angeordnet sein. Alternativ kann auch ein einzelner Interrogator 3 mit einer Anzahl von verteilt ange ordneten Antennen 6 vorgesehen sein.The interrogator 3 carried by the mobile unit 2 , ie its transmitter or transmitting part, sends an energy signal S _N to the transponder 5 for passive operation thereof. This radio or energy signal S _N is used to power the or each transponder 5 . Two ( FIG. 6) or more interrogators 3 can also be arranged distributed on the mobile unit 2 . Alternatively, a single interrogator 3 with a number of distributed antennas 6 can be provided.

Während des Betriebs des Leitsystems 1 empfängt der Interro gator 3 ein Ortsidentifizierungssignal S_AN vom Transponder 5 als Antwort auf ein vom Interrogator 3 ausgesendetes Abfrage signal S_AB. Dazu dient der Transponder 5 als Identifizie rungsmarke mit einem sich im wesentlichen vertikal erstrec kenden Strahlungs- oder Antennendiagramm 7. Wie gestrichelt dargestellt, kann das Strahlungsdiagramm 7 auch vergleichswei se flach und sich im wesentlichen horizontal erstreckend aus geformt sein. Dadurch wird eine verstärkte Abstrahlungsinten sität in Richtung der Bewegungsflache 4 erzielt. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn zur Überwindung einer re lativ großen Entfernung zu einer (nicht dargestellten) Leit- oder Dispositionseinrichtung eine erhöhte Empfindlichkeit er forderlich ist. Zum Informationsaustausch zwischen verschie denen stationären Transpondern 5 und/oder derartigen Leit- und Dispositionseinrichtungen ist der oder jeder Transpon der 5 an ein Leitungssystem 8 angeschlossen, das eine Anzahl von Kommunikationskanälen zur Datenübertragung repräsentiert.During the operation of the control system 1 , the interro gator 3 receives a location identification signal S _AN from the transponder 5 in response to a query signal S _AB emitted by the interrogator 3 . For this purpose, the transponder 5 serves as an identification mark with a radiation or antenna diagram 7 that is essentially vertically recurrent. As shown in dashed lines, the radiation diagram 7 can also be formed comparatively flat and extending substantially horizontally. This results in an increased radiation intensity in the direction of the movement surface 4 . This is particularly advantageous if an increased sensitivity is required to overcome a relatively large distance to a control or disposition device (not shown). For the exchange of information between various stationary transponders 5 and / or such guidance and disposition devices, the or each transponder 5 is connected to a line system 8 which represents a number of communication channels for data transmission.

Die Fig. 2 und 3 zeigen jeweils eine im eingebauten zu stand in die Bewegungsfläche 4, d. h. in eine Straßen- oder Geländeoberfläche, eingelassene Identifizierungsmarke als Transponder 5. Dazu ist ein Oberflächenwellen-Element 9 in einem T-förmigen Grundkörper 10 eines Gehäuses 11 angeordnet. Das Gehäuse 11 befindet sich im eingebauten zustand zumindest teilweise unterhalb der Bewegungs- oder Straßenoberfläche 4, z. B. innerhalb einer Asphaltdecke oder innerhalb des Erd reichs. Eine über Zuleitungen 12, 13 mit dem Oberflächenwel len-Element 9 verbundene Antenne 14 ist oberhalb der Bewe gungs- oder Straßenoberfläche 4 angeordnet. Eine Isolierab deckung 16, die geringfügig aus der Straßenoberfläche 4 herausragt, dient als mechanischer Antennenschutz vor Feuch tigkeit und Verschmutzung. Dabei handelt es sich um eine elektrisch nicht leitende Kunststoff-, Glas- oder Keramikab deckung. FIGS. 2 and 3 each show an identification mark as a transponder 5 which is embedded in the movement area 4 , ie in a street or terrain surface. For this purpose, a surface wave element 9 is arranged in a T-shaped base body 10 of a housing 11 . The housing 11 is in the installed state at least partially below the movement or road surface 4 , for. B. within an asphalt surface or within the earth. A connected via leads 12 , 13 with the surface wave len element 9 antenna 14 is arranged above the movement or road surface 4 . An Isolierab cover 16 , which protrudes slightly from the road surface 4 , serves as a mechanical antenna protection against moisture and pollution. It is an electrically non-conductive plastic, glass or ceramic cover.

Die in Fig. 2 herausgezeichnete Antenne 14 ist eine soge nannte Patch-Antenne mit einem Dielektrikum 15 zwischen zwei leitenden Platten 17a und 17b. Demgegenüber handelt es sich bei der in Fig. 3 dargestellten Antenne 14 um eine sogenannte Schlitzantenne mit einem Schlitzstrahler 18.The antenna 14 shown in FIG. 2 is a so-called patch antenna with a dielectric 15 between two conductive plates 17 a and 17 b. In contrast, the antenna 14 shown in FIG. 3 is a so-called slot antenna with a slot radiator 18 .

Eine bevorzugte Ausführungsform des Oberflächenwellen-Ele ments 9 für eine auch bidirektionale Datenübertragung großer Datenmengen zeigt Fig. 4. Dazu umfaßt das Oberflächenwellen- Element 9 ein Oberflächenwellen-Substrat 19 mit einem Inter digitalwandler 20 mit aufgebrachten schaltbaren Reflektoren oder Resonatoren 21. Die mit Kontaktleitungen 22 auf dem Sub strat 19 verbundene Antenne 14 ist über eine Diode 23 und ei nen Kondensator 24 geerdet. Die Diode 24 ist kathodenseitig mit einem Elektronik-Chip 25 als Modulator für die schaltba ren Oberflächenwellen-Reflektoren 21 verbunden. Schaltelemen te 26 dienen zum Umschalten zwischen den Reflektoren 21. Für eine Datenübertragung und bedarfsweise auch für eine Energie übertragung zur Stromversorgung des Oberflächenwellen-Ele ments 9 ist der Elektronik-Chip 25 an das Leitungssystem 8 angeschlossen. FIG. 4 shows a preferred embodiment of the surface wave element 9 for a bidirectional data transmission of large amounts of data . For this purpose, the surface wave element 9 comprises a surface wave substrate 19 with an inter digital converter 20 with attached switchable reflectors or resonators 21 . The connected to contact lines 22 on the sub strat 19 antenna 14 is grounded via a diode 23 and egg NEN capacitor 24 . The diode 24 is connected on the cathode side to an electronic chip 25 as a modulator for the switchable surface wave reflectors 21 . Schaltelemen te 26 are used to switch between the reflectors 21st The electronics chip 25 is connected to the line system 8 for data transmission and, if necessary, also for energy transmission for supplying power to the surface wave element 9 .

Zur Übertragung von Informationen zusätzlich zu einem Ortsin formationssignal, das mit dem Antwortsignal S_AN übertragen wird, wird die Reflektivität eines oder mehrerer Reflekto ren 21 im Takt der angelegten Information durch eine variable elektrische Beschaltung moduliert. Dabei kann die notwendige Betriebsenergie dem Oberflächenwellen-Element 9 über das Lei tungssystem 8 zugeführt werden. Vorteilhafterweise erfolgt die Energieübertragung jedoch drahtlos durch Gleichrichten und Glätten der Empfangsspannung an der Antenne 14 mittels der Diode 23 bzw. des Kondensators 24.To transmit information in addition to a local information signal that is transmitted with the response signal S _AN , the reflectivity of one or more reflectors 21 is modulated in time with the applied information by a variable electrical circuit. The necessary operating energy can be supplied to the surface wave element 9 via the line system 8 . However, the energy is advantageously transmitted wirelessly by rectifying and smoothing the received voltage at the antenna 14 by means of the diode 23 or the capacitor 24 .

Zur Vermeidung von Elektrosmog ist eine erhöhte Intensität nur dann einzusetzen, wenn zuvor mit relativ kleiner Intensi tät eine für die Übertragung günstige relative Position zwi schen der ortsfesten oder stationären Identifizierungsmarke (Transponder) 5 und der mobilen Einrichtung 2 sichergestellt worden ist.To avoid electrosmog, an increased intensity is only to be used if a relative position between the fixed or stationary identification tag (transponder) 5 and the mobile device 2 has been ensured beforehand with a relatively low intensity.

Fig. 5 zeigt in einem Amplituden/Zeit-Diagramm die Antwort des Transponders 5 auf eine Abfrage des Interrogators 3. Da bei zeigt der obere Teil des Diagramms das Abfragesignal S_AB des Interrogators 3 mit einer Pulsbreite Δt von etwa 100 ns, während der untere Teil des Diagramms das mit einer Verzöge rungszeit t_v von etwa 500 ns resultierende Antwortsignal S_AN des Transponders 5 veranschaulicht. Dabei repräsentiert jeder Puls im unteren Teil des Diagramms eine Teil-Antwort bei ein geschalteten Reflektoren 21. Die gestrichelten Linien deuten die Teil-Antworten bei ausgeschalteten Reflektoren 21 an, wo bei die Schaltzustände bei jedem Abfragezyklus unterschied lich sein können. Bei einer typischen Zykluszeit t_z von etwa 5 µs können somit 2.10⁵ 4-bit-Zeichen übertragen werden. Fig. 5 shows in an amplitude / time diagram, the transponder 5 in response to a query of the interrogator. 3 Since the upper part of the diagram shows the query signal S _{AB of} the interrogator 3 with a pulse width Δt of approximately 100 ns, while the lower part of the diagram illustrates the response signal S _{AN of} the transponder 5 resulting with a delay time t _v of approximately 500 ns. Each pulse in the lower part of the diagram represents a partial response when reflectors 21 are switched on. The dashed lines indicate the partial responses when the reflectors 21 are switched off, where the switching states can be different in each interrogation cycle. With a typical cycle time t _z of approximately 5 µs, 2.10 ⁵ 4-bit characters can thus be transmitted.

Für den Fall, daß der aktuelle Weg oder Istweg w_i der mobilen Einheit 2 außerhalb eines vorgegebenen Weges oder Sollweges w_s verläuft, ist auch innerhalb eines bestimmten Versatzes ein Auslesen der Identifizierungsmarken 5 möglich. Dazu sind - wie in Fig. 6 dargestellt - mindestens zwei Interrogatoren 3a und 3b als Empfänger an unterschiedlichen Stellen auf der mobilen Einheit 2 angeordnet. Durch aufeinanderfolgendes Um schalten zwischen den Interrogatoren 3a, 3b kann die Identi fizierungsmarke 5 aus unterschiedlichen Entfernungen mit un terschiedlichen Laufzeiten t₁, t₂ und voneinander abweichen den Richtungen abgefragt werden. Dabei kann aus der jeweili gen Phasenwinkeldifferenz Δϕ der beiden Empfangs- oder Ant wortsignale S_AN(3a), S_AN(3b) auf die Richtung des Versatzes geschlossen werden.In the event that the current path or actual path w _i of the mobile unit 2 is outside a predetermined path or reference path runs w _s, reading out the identification marks 5 is also possible within a certain offset. 6 as illustrated in Figure - - are given. At least two interrogators 3 a and 3 b as a receiver at different points on the mobile unit 2 is arranged. By successively switching between the interrogators 3 a, 3 b, the identification mark 5 can be queried from different distances with different running times t ₁ , t ₂ and the directions differing from one another. The direction of the offset can be concluded from the respective phase angle difference Δϕ of the two reception or response signals S _AN ( 3 a), S _AN ( 3 b).

Dies ist in Fig. 7 anhand einer Teil-Antwort veranschau licht. Die beiden in einer Hüllkurve H einer Trägerfrequenz f_T von typisch 0,5 bis 2,5 GHz liegenden Teil-Antwortsignale S_AN(3a), S_AN(3b) weisen aufgrund des Zeitversatzes infolge der unterschiedlichen Laufzeiten t₁, t₂ verschiedene Phasenwinkel ϕ auf, wobei die Phasenwinkeldifferenz Δϕ zwischen den Ant wortsignalen S_AB(³a), S_AB(3b) proportional zur Laufzeitdiffe renz Δt = t₂-t₁ ist. Dies bedeutet, daß bei Δt = 0 der Ist weg w_i dem Sollweg w_s entspricht, während bei Δt < 0 der Ist weg w_i rechts vom Sollweg w_s liegt. Analog liegt bei Δt < 0 der Istweg w_i links vom Sollweg w_s.This is illustrated in Fig. 7 based on a partial response. The two partial response signals S _AN ( 3 a), S _AN ( 3 b) lying in an envelope H of a carrier frequency f _T of typically 0.5 to 2.5 GHz have due to the time offset due to the different transit times t ₁ , t ₂ different phase angles ϕ, the phase angle difference Δϕ between the response signals S _AB ( ³ a), S _AB ( 3 b) being proportional to the transit time difference Δt = t ₂ -t ₁ . This means that if Δt = 0, the actual path w _i corresponds to the target path w _s , while if Δt <0 the actual path w _{i is to the} right of the target path w _s . Similarly, at Δt <0 the actual path w _{i is to the} left of the target path w _s .

Claims

1. Control system for a mobile unit, in particular for a transport vehicle within a transport and handling process, with an interrogator ( 3 ) carried by the mobile unit ( 2 ), and with a number of stationary stations distributed over a movement area ( 4 ) Identification tags as transponders ( 5 ).

2. Control system according to claim 1, wherein the mobile unit ( 2 ) carries a number of distributed and the or each interrogator ( 3 ) associated antennas ( 6 ) with it.

3. Control system according to claim 1 or 2, wherein the or each transponder ( 5 ) comprises a surface acoustic wave element ( 9 ) in a housing ( 11 ) which has an insulating cover ( 16 ) for covering an antenna ( 14 , 14 ', 14th '') having.

4. Control system according to claim 3, wherein the housing ( 11 ) has a T-shaped base body ( 10 ).

5. Control system according to claim 3 or 4, wherein the surface wave element ( 9 ) with a patch antenna ( 14 ') is connected.

6. Control system according to claim 3 or 4, wherein the surface wave element ( 9 ) with a slot antenna ( 14 '') is the verbun.

7. Control system according to one of claims 3 to 6, wherein the surface acoustic wave element ( 9 ) comprises a reflector arrangement embodying a pattern.

8. Control system according to one of claims 3 to 6, wherein the surface wave element ( 9 ) is a resonator arrangement with resonators tuned to different frequencies.

9. Control system according to claim 7 or 8, wherein the reflectors (resonators) ( 21 ) are switchable.

10. Method for operating a control system for a mobile unit, in particular for a mobile unit within a transport and handling process, in which a location identification signal (S _AN ) is sent from a stationary transponder ( 5 ) to an interrogator ( 3 ) of the mobile unit ( 2 ) is transmitted.

11. The method according to claim 10, wherein the transponder ( 5 ) as a result of a query signal (S _AN ) sent by the interrogator ( 3 ) of the mobile unit ( 2 _AN ) an answer signal (S _AN ) with a characteristic for the corresponding transponder ( 5 ) Pattern sent to the interrogator ( 3 ).

12. The method according to claim 10 or 11, wherein the interrogator ( 3 ) transmits a radio signal (S _E ) for supplying power to the transponder ( 5 ).

13. The method according to any one of claims 10 to 12, wherein an information signal is transmitted together with the location identification signal (S _AN ).

14. The method according to any one of claims 10 to 13, wherein an offset between a target path (w _s ) and the actual path (w _i ) of the mobile unit ( 2 ) is determined from a deviation between two received signals (S _AN ).

15. The method according to claim 14, wherein the position of a deviation of the mobile unit ( 2 ) from the desired path (w _s ) is determined from a phase angle difference (Δ)) of the received signals (S _AN ).