JP2003533704A - 少なくとも１つのオブジェクトの場所及び／又は姿勢を無線検出する方法及び装置 - Google Patents

少なくとも１つのオブジェクトの場所及び／又は姿勢を無線検出する方法及び装置

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、少なくとも１つのオブジェクト（７）の場所及び姿勢を無線検出する方法及び装置に関する。電磁質問信号が質問局（１４）から送信される。またオブジェクト（７）にはエネルギを貯蔵するセンサ素子（１〜３）が設けられており、このセンサ素子（１〜３）は無線を介して貯蔵された質問信号を別個に変調し、符号化された応答信号として質問局（１４）に返送する。この質問局（１４）においては場所または姿勢検出のために、それぞれの応答信号の時間位置及び／又は位相位置から場所及び／又は姿勢の検出が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は請求項１の上位概念による方法及び請求項５の上位概念による装置に
関する。
【０００２】 １つのオブジェクトまたは複数のオブジェクトに関して、電磁ビームの反射を
使用して例えば画像認識、レーダ及び同等のものによって１つの場所ないし複数
の場所を検出することが公知である。また、傾斜センサを用いて姿勢識別を実行
することも公知である。しかしながらこのために通常の場合、レーダまたは画像
認識では直接的な視界結合が必要とされ、また傾斜センサではオブジェクトとの
配線が必要とされる。
【０００３】 さらには例えばＥＰ ０ ６１９ ９０６ Ｂ１から、表面波（ＯＦＷ）構成
素子の形式のセンサ素子が公知であり、このセンサ素子は質問信号を一時記憶す
ることができ、電磁質問信号は一時記憶の際に音響信号に変換され、また所定の
基本遅延及び／又は周波数でもって修正することができる。修正された音響信号
は符号化された電磁応答信号に変換され、質問信号を送出した質問局に、所定量
のデータの取得のために返送する。
【０００４】 ＯＦＷ構成素子は受動的に動作する。すなわちこの構成素子は固有のエネルギ
源ないし電流供給部を必要としない。エネルギ需要は受信によって貯蔵される電
磁質問信号でもって満たされる。受動的なトランスポンダとして機能するこのよ
うなＯＦＷ構成素子を種々の測定を目的として温度、圧力または加速度測定に使
用することができる。さらにはこの構成素子を識別システムに使用することがで
き、そこでは音響ＯＦＷ信号を変調するために、ＯＦＷ構成素子の圧電性基板に
異なるリフレクタ構造を使用することができる。
【０００５】 例えばＥＰ ０ ６５１ ３４４から、スペクトラム拡散リフレクタをＯＦＷ
構成素子の基板に設けることが公知である。このような場合ＯＦＷ構成素子は、
識別マークとして使用することができるいわゆるＩＤタグを表す。
【０００６】 本発明の課題は、不鮮明であり且つ観察が困難なオブジェクトの場所及び／又
は姿勢を検出することができる、上述したような１つまたは複数のオブジェクト
の場所及び／又は姿勢を無線検出するための方法及び装置を提供することである
。
【０００７】 この課題は、方法においては請求項１記載の特徴によって、装置においては請
求項５記載の特徴によって解決される。
【０００８】 従属請求項には本発明の有利な実施形態が記載されている。
【０００９】 本発明においては、受動的に固有のエネルギ供給部無しで動作する、オブジェ
クトに設けられたエネルギを貯蔵する少なくとも１つのセンサ素子を用いて、無
線を介して貯蔵された質問信号を別個に変調し、符号化された応答信号として質
問信号の送信地点に返送する。この応答信号の時間位置及び／又は位相位置が場
所及び／又は姿勢を検出する際に評価される。符号化された応答信号の時間位置
及び／又は位相位置は、質問信号の時間位置及び／又は位相位置に関して評価さ
れる。このやり方では少なくとも、センサ素子を使用する場合にはオブジェクト
と質問信号を送出した質問局との間の距離を検出することができる。オブジェク
トの姿勢を検出するために、オブジェクトには複数のセンサ素子、例えば３つの
センサ素子を設けることができる。
【００１０】 センサ素子がオブジェクトの異なる個所に配置されているので、これらのセン
サ素子は質問局まで異なる距離を有する。このことから符号化された応答信号に
は信号相互の時間差ないし位相差が生じ、また質問局とそれぞれのセンサとの間
の伝播時間は異なることになる。
【００１１】 それぞれのセンサ素子における変調は、種々の遅延及び／又は周波数の影響を
基礎とすることができる。有利にはセンサ素子はＩＤタグ機能を備えたＯＦＷ構
成素子として構成されている。質問局に設けられている評価装置は、受信した応
答信号の種々の変調ないし符号化に基づいて、応答信号を送出するそれぞれのセ
ンサを識別する。このことから、伝播時間ないし位相位置に関してそれぞれ測定
された値を相応のセンサ素子に対応させることができる。
【００１２】 それぞれのセンサ素子に関する別の実施形態は、ＯＦＷ共振器、水晶体積発振
器及びＬＣ共振回路のような電気的且つ機械的共振回路である。
【００１３】 ここで使用されるエネルギを貯蔵するセンサ素子の利点は、エネルギは素子内
に質問信号（質問パルス）の周囲エコーが十分に減衰されるまで貯蔵され、セン
サ素子から送出された応答信号が比較的弱いものであったとしても検出すること
ができるということである。
【００１４】 オブジェクトの種々の個所に配置されているセンサ素子から到来する応答信号
の伝播時間差によって、オブジェクトの場所及び／又は姿勢を基準地点、例えば
質問局に関する空間において検出することができる。センサ素子はオブジェクト
と一定の空間的な関係を有し、この関係は評価装置に記憶されている。使用され
るセンサ素子の個数は、測定を実行できる自由度並びに測定精度を決定する。オ
ブジェクトの異なる個所に３つのセンサ素子を配置されている場合、質問局ない
し基準地点からオブジェクトまでの距離も、これに相対するオブジェクトの姿勢
も検出することができる。
【００１５】 本発明によって、受動的なセンサ装置を用いて１つまたは複数のオブジェクト
の場所及び／又は姿勢を非接触で検出することが達成される。測定装置は簡単な
構造を有し、質問局とオブジェクトとの間に直接的な視界結合は必要ない。有利
には本発明を、操縦者のいない輸送システム、オブジェクトの自動配置、不鮮明
であり且つ観察が困難であるオブジェクトの配置、設備及び設備の一部の監視に
使用することができる。さらに本発明は警報装置、障害者を支援するためのシス
テム及び人間にとって安全且つ便利なシステムに適している。
【００１６】 図面に基づき本発明の実施例を以下さらに詳細に説明する。ここで図１は、本
発明の実施例の基本的構造の概略図である。図２は、センサ素子から送出される
電磁応答信号の評価を説明するための図である。図３は、本発明に使用すること
ができる、センサ素子及び質問局に関する実施形態である。
【００１７】 図１においては、３つのセンサ素子１、２及び３がオブジェクト７の種々の個
所に配置されている。さらに図示された場所及び姿勢検出システムには送信／受
信アンテナ１５を備えた質問局１４が属する。質問局１４はさらに送信器１２及
び受信器１３を有し、これらの送信器１２及び受信器１３は送信／受信アンテナ
１５に接続できる、ないし接続されている（図３）。さらに問合せ局１４は評価
装置５を有することができ、この評価装置５において送信及び受信した信号の評
価を行う。このような質問局は公知である。
【００１８】 それぞれのセンサ素子１から３は、有利には公知の実施形態のＯＦＷ構成素子
から構成されている。実質的に各センサ素子は対応する受信／送信アンテナを有
する。図１からも分かるように、センサ素子１は対応するアンテナ９を有し、セ
ンサ素子２は対応するアンテナ１０を有し、センサ素子３は対応するアンテナ１
１を有する。これらの各受信／送信アンテナはそれぞれのセンサ素子においてイ
ンターデジタル変換器８と接続されている。インターデジタル変換器８によって
、ＯＦＷ構成素子の圧電性基板１６においては音響表面波（ＯＦＷ）が形成され
、この音響表面波は変調装置６において変調される。変調装置６を種々のリフレ
クタ構造または畳込みにより形成された共振構造から構成することができる。こ
れによって、音響表面波信号の遅延及び／又は周波数に関する変調が行われる。
この変調された信号は変換器８によって電磁ＨＦ応答信号に変換し直され、それ
ぞれのセンサ素子の受信／送信アンテナを介して質問局１４に返送される。
【００１９】 したがって図示した実施例では、それぞれのセンサ素子１から３は問合せ局１
４によって質問信号、殊に例えば２．４５ＧＨｚであるパルス化されたＨＦ質問
信号でもって励起される。変調によって符号化された応答信号は、センサ素子に
よって惹起されるそれぞれの時間的な遅延を伴い、それぞれ対応する受信／送信
アンテナ９、１０、１１から放射され、質問局１４の受信部１３を介して受信さ
れる。例えばそれぞれのセンサ素子１から３に対応する受信／送信アンテナ９か
ら１１の空間的な配置はオブジェクト７において固定されており、また評価装置
５に記憶されている。
【００２０】 例えば、センサ素子１から３を共通のユニットないし共通のモジュールに収容
し、これらのセンサ素子１から３を対応するアンテナ９から１１とそれぞれ接続
することができる。このアンテナ９から１１がオブジェクトの場所及び姿勢に依
存して示す質問局１４の送信／受信アンテナ１５からの異なる距離を、応答信号
のそれぞれの伝播時間及び／又は位相位置から検出することができる。異なる伝
播時間及び位相位置、並びに個々の応答信号間の伝播時間差から、光速を介して
質問局１４のアンテナ１５までの個々のアンテナ９から１１間の経路差を算出す
ることができ、これに基づきオブジェクト７の距離及び姿勢を質問局または他の
基準地点に関して公知の三角法の関係に従い検出することができる。このことは
図２から明らかである。システムは質問局を中心とする回転に対して不変である
ので、付加的な方位測定装置または付加的なアンテナを質問局１４に設けること
ができ、その結果オブジェクト７が存在する方向を検出することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例の基礎的な構造の概略図。
【図２】 センサ素子から送出される電磁応答信号の評価を説明するための図。
【図３】 本発明において使用することができる、センサ素子及び質問局に関する実施形
態。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１４年５月２日（２００２．５．２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】 例えばＥＰ ０ ６５１ ３４４から、スペクトラム拡散リフレクタをＯＦＷ
構成素子の基板に設けることが公知である。このような場合ＯＦＷ構成素子は、
識別マークとして使用することができるいわゆるＩＤタグを表す。 請求項１の上位概念による方法及び請求項５記載の装置はＥＰ ０ ６１８
４６０ Ａ２から公知である。この刊行物では、場所を検出するために伝播時間
、ないし距離が非常に短い場合には基準位相に対する位相変化が考慮される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】 本発明の課題は、不鮮明であり且つ観察が困難なオブジェクトの場所及び／又
は姿勢を可能な限り正確に検出することができる、上述したような１つまたは複
数のオブジェクトの場所及び／又は姿勢を無線検出するための方法及び装置を提
供することである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】 この課題は、請求項１の特徴を有する方法及び請求項５の特徴と有する装置に
よって解決される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】 本発明においては、受動的に固有のエネルギ供給部無しで動作する、オブジェ
クトに設けられたエネルギを貯蔵する複数のセンサ素子を用いて、無線を介して
貯蔵された質問信号を別個に変調し、それぞれを符号化された応答信号として質
問信号の送信地点に返送し、この符号化された応答信号の相互の時間差及び／又
は位相差が場所及び／又は姿勢を検出する際に評価される。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも１つのオブジェクトの場所及び姿勢を無線検出す
    る方法であって、 電磁質問信号を所定の送信地点からオブジェクトへと送出し、該オブジェクト
    から応答信号を、信号の時間パラメータまたは位相パラメータから場所または姿
    勢を検出するために前記送信地点へと返送する、場所及び姿勢を無線検出する方
    法において、 前記オブジェクトに設けられたエネルギを貯蔵する少なくとも１つのセンサ素
    子において、無線を介して供給される信号を別個に変調し、該信号を、時間位置
    または位相位置が質問信号に関して評価される符号化された信号として前記送信
    地点に返送することを特徴とする、場所及び姿勢を無線検出する方法。
  2. 【請求項２】 変調を一定の所定の遅延及び／又は周波数でもって行う、請
    求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記オブジェクトの複数、例えば３つの異なる個所において
    、前記質問信号をセンサ素子を用いて種々に変調し、該センサ素子から種々に符
    号化された応答信号を前記送信地点に返送し、 該応答信号の伝播時間または位相差ないし位相位置から前記オブジェクトの場
    所及び／又は姿勢を検出する、請求項１または２記載の方法。
  4. 【請求項４】 無線によってそれぞれの前記センサ素子に貯蔵された前記電
    磁信号を音響信号に変換し、ここで該音響信号を変調し、 該変調された音響信号を、時間位置及び位相位置が場所及び／又は姿勢の検出
    のために評価される電磁応答信号で前記送信部に返送する、請求項１から３のい
    ずれか１項記載の方法。
  5. 【請求項５】 請求項１から４のいずれか１項記載の方法を実施する、少な
    くとも１つのオブジェクトの場所及び／又は姿勢を無線検出する装置であって、 該装置は、送信器及び受信器を備えた質問装置と、該質問装置と接続された評
    価装置と、オブジェクトに設けられたセンサ装置とを有し、 該センサ装置は前記質問装置から送出された質問信号に依存して応答信号を該
    質問装置に返送し、該質問装置において前記応答信号が場所及び／又は姿勢の検
    出のために評価される、場所及び／又は姿勢を無線検出する装置において、 前記オブジェクト（７）に設けられたセンサ装置（４）は、エネルギを貯蔵し
    、また受信／送信アンテナ（９、１０、１１）と結合されている少なくとも１つ
    のセンサ素子（１、２、３）を有し、該センサ装置（１、２、３）には、符号化
    された応答信号を形成するための質問信号に対する別個の変調装置（６）が統合
    されていることを特徴とする、場所及び／又は姿勢を無線検出する装置。
  6. 【請求項６】 前記センサ装置（４）は複数、例えば３つのセンサ素子（１
    、２、３）を有し、該センサ素子（１、２、３）に対応する前記受信／送信アン
    テナ（９、１０、１１）が前記オブジェクト（７）の種々の個所に配置されてい
    る、請求項５記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記センサ素子（１、２、３）の変調装置（６）はそれぞれ
    異なる、請求項５または６記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記変調装置（６）はそれぞれ遅延及び／又は周波数に関し
    て変調を行う、請求項５から７のいずれか１項記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記変調装置（６）は音響変調装置である、請求項５から８
    のいずれか１項記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記センサ素子（１、２、３）に対応する前記受信／送信
    アンテナ（９、１０、１１）が前記オブジェクト（７）に固定されている箇所は
    前記評価装置（５）に記憶されている、請求項５から９のいずれか１項記載の装
    置。
  11. 【請求項１１】 ぞれぞれの前記センサ素子（１、２、３）はＩＤタグとし
    て構成されている、請求項５から１０のいずれか１項記載の装置。
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