NL2032816B1 - Label voor gebruik in een positioneringssysteem, positioneringssysteem, veebeheersysteem en werkwijze - Google Patents

Abstract

De uitvinding heeft betrekking op een label voor een positioneringssysteem, voorzien van een zend- en ontvangsteenheid omvattende spoelantennes. Elk van de spoelantennes is zodanig gelegen in het label dat een longitudinale as door de spoelantenne zich, in gebruik, evenwijdig uitstrekt aan een aardoppervlak. Een eerste en een tweede spoelantenne daarvan zijn onderling verschillend georiënteerd. Voor het uitzenden van een positioneringssignaal, omvat de zend- en ontvangsteenheid een bekrachtigingsschakeling voor het opwekken van een eerste magnetisch wisselveld met de eerste spoelantenne en een tweede magnetisch wisselveld met de tweede spoelantenne. Verder is de zend- en ontvangsteenheid voorzien van een uitleesschakeling die is ingericht voor het bep alen van een sp anningspotentiaal van een wisselspanning in zowel de eerste spoelantenne als de tweede spoelantenne, voor het ontvangen van een inkomend positioneringssignaal.

Description

P131524NL00

Titel: Label voor gebruik in een positioneringssysteem, positioneringssysteem, veebeheersysteem en werkwijze

Gebied van de uitvinding

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een label voor gebruik in een positioneringssysteem, waarbij het label is voorzien van een zend- en ontvangsteenheid voor het versturen en ontvangen van positioneringssignalen, de zend- en ontvangsteenheid omvattende een veelheid spoelantennes. Voorts heeft de uitvinding betrekking op een positioneringssysteem, een veebeheersysteem, en een werkwijze voor het bepalen van een positie van ten minste één eerste label van een veelheid labels.

Achtergrond

Een label zoals hierboven beschreven is op zichzelf bekend voor gebruik in de veeteelt, voor het beheren van bijvoorbeeld kuddes dieren. De positie van een individueel dier, zoals een koe in een kudde koeien in een stal, is te bepalen wanneer de afstand tussen de dieren onderling en de afstand tot een klein aantal bakens bekend is. Indien het dier een apparaatje meedraagt waarmee de afstand kan worden gemeten tot naburige dieren, dan kan uiteindelijk de positie van het dier in de kudde worden bepaald. In de praktijk dienen dit meetinstrument en de gebruikte meetmethode bestand te zijn tegen de omstandigheden in een stal, waardoor niet alle meetmethoden bruikbaar zijn. Daarnaast moet het meetinstrument regelmatig een meting uitvoeren, bij voorkeur in de orde van enkele seconden, en vanwege batterij voeding daarom zuinig omgaan met energie.

Voorts dient in een veebeheersysteem in hoog tempo voor een groot aantal koelen de afstand te worden gemeten tot een aanzienlijk aantal andere koeien.

Afstand meten kan op verschillende manieren. Voor het meten van de afstand tussen twee koeien is een contactloos systeem noodzakelijk.

Bekende manieren zijn het meten met licht (lidar), met geluid (sonar) of met microgolven (radar). Deze meetmethoden zijn niet of minder geschikt voor het meten van de afstand tussen twee koeien. Vooral het voortplanten van het meetsignaal door het lichaam van een koe maakt deze systemen niet goed bruikbaar. In meer of mindere mate wordt de nauwkeurigheid voor de verschillende technologieën ook beperkt door het zend- en ontvangstbereik, de mate van gevoeligheid voor reflectie van zendsignalen, alsmede signaalverzwakking als gevolg van muren en andere objecten in de binnenruimte van een stal.

Samenvatting van de uitvinding

Het is een doel van de onderhavige uitvinding om te voorzien in een label zoals hierboven beschreven waarmee een positie, bijvoorbeeld ten opzichte van andere labels, met voldoende nauwkeurigheid kan worden bepaald en dat geschikt is in een binnenruimte zoals een stal en tussen andere dieren.

Hiertoe verschaft de uitvinding overeenkomstig een eerste aspect daarvan een label voor gebruik in een positioneringssysteem dat 1s voorzien van een zend- en ontvangsteenheid voor het versturen en ontvangen van positioneringssignalen. De zend- en ontvangsteenheid omvat een veelheid spoelantennes. Elke spoelantenne is zodanig in het label gelegen dat een longitudinale as door de spoelantenne zich, in gebruik, evenwijdig aan een aardoppervlak uitstrekt. De veelheid spoelantennes omvat ten minste één eerste spoelantenne en ten minste één tweede spoelantenne. De ten minste ene eerste spoelantenne en de ten minste ene tweede spoelantenne zijn onderling verschillend georiënteerd. De zend- en ontvangsteenheid is voorts, voor het uitzenden van een uitgaand positioneringssignaal, voorzien van een bekrachtigingsschakeling. De bekrachtigingsschakeling is ingericht voor het bekrachtigen van de zend- en ontvangsteenheid met een elektrisch signaal, voor het opwekken van een eerste magnetisch wisselveld met de eerste spoelantenne en een tweede magnetisch wisselveld met de tweede spoelantenne. De zend- en ontvangsteenheid is verder voorzien van een uitleesschakeling die 1s ingericht voor het bepalen van een spanningspotentiaal van zowel een wisselspanning in de eerste spoelantenne als een wisselspanning in de tweede spoelantenne. De uitleesschakeling is op deze wijze ingericht voor het ontvangen van een inkomend positioneringssignaal.

Aan de uitvinding ligt het inzicht ten gronde dat het meten met magnetische velden doorgaans ongehinderd door omgevingsfactoren kan plaatsvinden. Het gebruik van magnetische velden voor de onderhavige toepassing verschaft daardoor een hoge positie-resolutie en een voldoende groot afstandsbereik om de metingen te kunnen doen. Magnetische velden kunnen zich bovendien moeiteloos voortplanten door een groot lichaam zoals dat van een koe, en zijn daardoor veel minder gevoelig voor bijvoorbeeld signaalreflecties.

Om gebruik te kunnen maken van magneetvelden voor het nauwkeurig doen van afstandsmetingen, dient een dergelijk label zo te zijn uitgevoerd dat de meting zo min mogelijk wordt verstoord door velden afkomstig van wisselwerking van de omgeving met de opgewekte magnetische wisselvelden. De voornaamste storingsbron in de omgeving wordt gevormd door de aarde: de ondergrond reageert bijvoorbeeld met daarin opgewekte wervelstromen, wanneer veranderende magneetvelden een veldrichting hebben die dwars op de ondergrond/aarde staat. Het label overeenkomstig de uitvinding is ingericht om met behulp van twee spoelen (spoelantennes) een horizontaal magnetisch wisselveld voort te brengen.

Een wisselveld wordt niet beïnvloed door aanwezige statische magnetische velden. Verder is door de horizontale richting van de opgewekte velden de meting ongevoelig voor de aanwezigheid van de bodem/ondergrond. .

Bovendien kan met behulp van een magnetisch wisselveld een groot afstandsbereik worden behaald.

Het label overeenkomstig de uitvinding maakt voorts gebruik van horizontaal gerichte magneetvelden. Hiermee wordt bedoeld dat de magneten worden opgewekt door spoelantennes waarvan de longitudinale as door de windingen van de spoel zich evenwijdig aan het aardoppervlak (in gebruik) uitstrekken. Theoretisch kan er ook gebruik worden gemaakt van verticaal gerichte magneetvelden (velden waarvan de noord-zuid as van het magnetisch veld dwars op het aardoppervlak is gelegen). Voordeel van een verticaal gericht magneetveld is dat een dergelijk veld zich rondom de spoel symmetrisch voortplant en dus voor iedere hoek in het horizontale vlak voor dezelfde afstand dezelfde veldsterkte verschaft. Op een denkbeeldige cirkel rond het label wordt zo overal hetzelfde signaal gemeten, zodat dit theoretisch een geschikte maat voor de afstand tot dit dier is. Toch is deze uitvoering praktisch gezien minder geschikt, omdat de aarde een magnetische kortsluting vormt voor wisselende magneetvelden.

De nabijheid van het aardoppervlak verstoort het opgewekte wisselveld, waardoor al op ruim twee meter afstand de waarde van de gemeten veldsterkte kan gaan afwijken van de theoretisch te verwachten waarde en er een meetfout ontstaat. Het te meten veld zal op afstand snel zwakker worden en van richting wijzigen, hetgeen de meetafstand beperkt. Omdat elke ondergrond wisselend van samenstelling is, kan hier niet bij voorbaat op gecorrigeerd worden. Om die reden verschaft deze meetmethode slechts op grote hoogte boven het aardoppervlak een betrouwbare meting, of nabij het aardoppervlak slechts over korte meetafstanden tot ongeveer 3 meter, zodat de methodiek niet geschikt is voor de onderhavige toepassing in een stal.

De uitvinding maakt om die reden gebruik van een horizontaal gericht wisselend magneetveld, en in het bijzonder een met constante rotatiesnelheid draaiend magneetveld dat wordt opgewekt met twee onder een hoek met elkaar geplaatste horizontaal gerichte spoelantennes. Omdat het label gebruik maakt van deze twee wisselende magneetvelden in het horizontale vlak (het vlak evenwijdig aan het aardoppervlak), ontstaat er een elliptisch of circulair (afhankelijk van de frequentie, richting en onderlinge fase van de magneetvelden) roterend of bewegend magnetisch veld. De magnetische veldsterkte van dit veld kan worden bepaald met één 5 of meer verdere spoelantennes van een ontvangend label — welke ontvangende spoelantennes eveneens horizontaal gericht zijn ten opzichte van het aardoppervlak. De afstand tot het zendende label is te bepalen door de amplitude van het ontvangen magneetveld te bepalen. De magnetische veldsterkte neemt in de buurt van de spoelantennes af met de derde macht van de afstand, en op grotere afstand met het kwadraat van de afstand (de overgang van derde naar tweede macht vindt op relatief grote afstand plaats (ordegrootte 200 meter) in vergelijking met de meetafstand (enkele meters tot enkele tientallen meters)). De amplitude van het voortgebrachte magnetische wisselveld is nauwkeurig te bepalen. Zodoende is het label in staat om de afstand tussen twee individuele dieren te bepalen, onafhankelijk van de hoek waar onder deze twee dieren zijn gepositioneerd, door uit te gaan van de afhankelijkheid van de afnamen van het magnetische veld met de afstand. Op deze manier kan de onderlinge afstand tussen dieren worden bepaald in een stal met willekeurig geplaatste koeien.

In principe is de methodiek toepasbaar met twee op bovenstaande wijze horizontaal georiënteerde magnetische wisselvelden, waarvan enkele parameters bekend zijn of vaststaan. Bijvoorbeeld, overeenkomstig sommige uitvoeringsvormen zijn de ten minste ene eerste spoelantenne en de ten minste ene tweede spoelantenne onder een hoek ten opzichte van elkaar zijn georiënteerd. Een willekeurige hoek tussen de spoelantennes in het horizontale vlak verschaft, wanneer de frequenties van beide velden niet aan elkaar gelijk zijn, een magnetisch veld dat in het horizontale vlak continu van richting en sterkte veranderd. Echter, voor elke richting geld daarbij dat periodiek de som van de beide velden verschaft door de twee spoelantennes, optelt tot een vast maximum dat afhankelijk is van de afstand. Door dus het signaal voldoende lang te ontvangen en de veldsterkte te meten, kan dit maximum worden vastgesteld en is de afstand bekend.

Een zelfde verband zit er ook tussen de gemiddelde magnetische veldsterkte en de afstand, zoals vast te stellen is op basis van statistiek, zodat niet per sé gezocht hoeft te worden naar het maximum. Hoewel dit een mogelijke implementatie van de uitvinding is, is het tevens niet de meest voordelige uitvoeringsvorm ervan omdat. Dit komt door de continu veranderende resultante van het magneetveld. Bij gelijke frequentie van de twee velden wordt het resultaat van een dergelijke meting eenduidiger en dus beter, maar kan de vorm van het draaiende magneetveld als gevolg van de willekeurige (maar wel vaste en bekende) onderlinge hoek tussen de twee velden, een elliptische baan zijn. Als zowel de hoek als de fase tussen de twee velden bekend zijn, ligt de vorm van deze ellips vast en kan de afstand bepaald worden met kennis van de uitgezonden amplitude. In een voorkeursuitvoeringsvorm is de ten minste ene eerste spoelantenne dwars georiënteerd ten opzichte van de ten minste ene tweede spoelantenne. Door de onderling dwars georiënteerde spoelantennes kunnen aan de ontvangende kant de onderling loodrechte componenten van het veld worden geanalyseerd.

Overeenkomstig een verdere uitvoeringsvorm zijn de ten minste ene eerste spoelantenne en de ten minste ene tweede spoelantenne in elkaars nabijheid, bij voorkeur aangrenzend aan elkaar, gelegen. In deze uitvoeringsvormen wordt bereikt dat als gevolg van ofwel wederkerige inductie, of capacitieve koppeling (of middels een combinatie van beide) het bekrachtigen van de ene spoelantenne ook zal leiden tot het opwekken van een magnetisch veld met de andere spoelantenne. Met name treedt dit efficiënt op bij een voldoende grote koppelfactor tussen de spoelen, bijvoorbeeld bij een koppelfactor van 2,5% of meer. De wisselende magneetvelden zullen als gevolg van deze wederkerig inductieve of capacitieve koppeling een onderling faseverschil van n/2 radialen hebben, en in loodrechte oriéntering ten opzichte van elkaar een circulair draaiend magneetveld verschaffen. De afstand wordt daarmee 1n alle richtingen eenvoudig bepaalbaar. Overeenkomstig sommige uitvoeringsvormen is daarom de bekrachtigingsschakeling ingericht voor het bekrachtigen van de zend- en ontvangsteenheid voor het opwekken van het magnetische wisselveld in de ten minste ene eerste spoelantenne. Uiteraard is dit slechts één van de mogelijkheden, en kan de bekrachtigingsschakeling ook zijn ingericht om in beide spoelen een veld op te wekken, of kunnen er twee bekrachtigingsschakelingen aanwezig zijn.

Overeenkomstig een verdere uitvoeringsvorm zijn het eerste en het tweede magnetische wisselveld in frequentie aan elkaar gelijk. Zoals eerder aangegeven ligt de vorm van het magnetische draaiveld (cirkel of ellips) daarmee vast en 1s deze voorspelbaar wanneer de fase bekend is (uitgaande van bekende amplitude). Verder, overeenkomstig een verdere uitvoeringsvorm hebben het eerste en het tweede magnetische wisselveld een onderling faseverschil van een kwart van hun golflengte (n/2 radialen).

Bij gelijke frequentie en met dit faseverschil, verschaffen onderling loodrechte horizontale magneetvelden een circulair draaiend magnetisch wisselveld, zodat de veldsterkte van het ontvangen magneetveld bij de ontvanger onafhankelijk wordt van de richting tot het zendende label. De afstand 1s dan rechtstreeks bepaalbaar uit de amplitude van het signaal.

Omdat de ontvangende label ook twee onderling loodrechte ontvangstantennes heeft, wordt bepaling van de afstand op deze wijze eenvoudig en nauwkeurig.

Overeenkomstig een verdere uitvoeringsvorm is de zend- en ontvangsteenheid voorzien van ten minste één eerste resonantieschakeling omvattende de eerste spoelantenne en ten minste één tweede resonantie- schakeling omvattende de tweede spoelantenne, en waarbij de bekrachtigingsschakeling schakelbaar is verbonden met ten minste één van de eerste en de tweede resonantieschakeling voor het bekrachtigen van de zend- en ontvangsteenheid voor het uitzenden van het uitgaande positioneringssignaal. In deze uitvoeringsvorm 1s de bekrachtigings- schakeling schakelbaar en selectief te verbinden met de resonantie- schakelingen van de eerste of tweede spoelantenne zodat één van de antennes kan worden bekrachtigd voor het uitzenden van een wisselend magneetveld. De eerste en tweede spoelantenne bevinden zich bij voorkeur voldoende dicht bij elkaar om middels wederkerige inductie, capacitieve koppeling, of beide, gekoppeld te zijn zoals hierboven beschreven. Dit is echter geen vereiste. Alternatief is het ook mogelijk om de bekrachtigings- schakeling selectief — en bijvoorbeeld tijdsafhankelijk met behulp van een controller — in contact te brengen met beide resonantieschakelingen, bijvoorbeeld als er geen of onvoldoende sprake is van koppeling tussen de spoelantennes.

Overeenkomstig sommige van bovenstaande uitvoeringsvormen is de ten minste ene eerste resonantieschakeling of tweede resonantie- schakeling een resonantieschakeling met een hoge kwaliteitswaarde, zoals een kwaliteitswaarde van ten minste 100, bij voorkeur ten minste 200; zoals bijvoorbeeld een kwaliteitswaarde van 300 of 400. Op deze wijze kan de resonator vele tientallen perioden zelfstandig kan trillen terwijl slechts een klein deel van de energie in de resonator verloren gaat. De twee haaks gemonteerde spoelantennes van de resonatoren worden inductief, capacitief of door een combinatie van beide met elkaar gekoppeld.

Overeenkomstig sommige verdere uitvoeringsvormen is het label voorzien van één enkele eerste spoelantenne en één enkele tweede spoelantenne. Het gebruik van meer dan twee spoelantennes is zondermeer mogelijk, maar een voldoende efficiënte en optimaal werkzame uitvoeringsvorm kan worden verkregen middels het gebruik van twee spoelantennes.

Voorts omvat overeenkomstig sommige uitvoeringsvormen de uitleesschakeling één of meer schakeleenheden voor het selectief tot stand brengen en verbreken van een verbinding tussen ten minste één van de eerste of de tweede spoelantenne en een aardpotentiaal, voor het selectief ontladen van de ten minste ene spoelantenne bij het tot stand brengen van de verbinding, en voor het selectief bepalen van de spanningspotentiaal van de ten minste ene spoelantenne bij het verbreken van de verbinding. Voor het ontvangen van een verzonden zendsignaal van een zendend label is het gewenst om de in de spoelantenne aanwezige energie te verwijderen, door bijvoorbeeld eventueel opgebouwde lading daarin te ontladen. Door de spoelantennes selectief kortstondig te verbinden met een aardpotentiaal, kan het ontvangende label stroom- en spanningsloos worden gemaakt. Bij het verbreken van de verbinding met de aardpotentiaal zal de opbouw van het signaal hoofdzakelijk worden bepaald door het ontvangen zendsignaal, en kan verstoring door achtergebleven restsignalen voorkomen worden.

Beter nog dan ontlading via een aardpotentiaal, kan de spoelantenne overeenkomstig sommige uitvoeringsvormen kortstondig worden verbonden met een condensator in een voedingsschakeling, waardoor de opgebouwde energie in de spoel weer deels terugvloeit naar de voeding (i.e. naar de accu of batterij).

In verdere uitvoeringsvormen omvat het label een beheereenheid voor het bedienen van de schakelbare verbinding tussen de bekrachtigings- schakeling en de ten minste ene van de eerste en de tweede resonantie- schakeling, voor het bekrachtigen van de zend- en ontvangsteenheid voor het uitzenden van het uitgaande positioneringssignaal. De beheereenheid kan de schakelbare verbindingen in het label bedienen, en zodoende het label in een zendmodus of ontvangstmodus schakelen. In de ontvangstmodus kan met behulp van de beheereenheid optioneel ook de afstand worden bepaald, of kunnen karakteristieke signaalwaarden door de beheereenheid worden bepaald en opgeslagen in bijvoorbeeld een optioneel werkgeheugen van een label. Ook kunnen additionele draadloze communicatiemiddelen optioneel aanwezig zijn voor het wutwisselen van meetgegevens met een datanetwerk. In deze laatste mtvoeringsvorm kan de beheereenheid zijn ingericht om het label periodiek 1n een zendmodus, en vervolgens in een luister- of ontvangstmodus te schakelen.

In sommige van deze uitvoeringsvormen is de beheereenheid voorts ingericht voor het beheren van de schakeleenheden voor het selectief tot stand brengen en verbreken van de verbinding tussen de ten minste ene spoelantenne en de aardpotentiaal/condensator (of andere ontladingsoplossing). Voorts ook kan, overeenkomstig sommige uitvoeringsvormen de beheereenheid ingericht zijn voor het bedienen van de schakeleenheden, voor het bepalen van de spanningspotentiaal van de veelheid spoelantennes na een voorafbepaalde minimale tijdspanne vanaf het tot stand brengen en verbreken van de verbinding tussen de ten minste ene spoelantenne en de aardpotentiaal. Het magnetische wisselveld kan daarbij bijvoorbeeld een periodiek wisselveld zijn en de voorafbepaalde minimale tijdspanne kan in een dergelijke uitvoeringsvorm gelegen zijn tussen de vijftien en vijfentwintig perioden, en bij voorkeur twintig perioden bedragen. Na het weer openen van de verbinding met de aardpotentiaal/condensator (of andere ontladingsoplossing), en gedurende de ontvangst van een zendsignaal van een ander label uit de nabijheid, 1s het gewenst om een aantal perioden te wachten alvorens de spanning over de spoelantennes te meten. De koppeling tussen zender en ontvanger is relatief gering en de wachttijd is gewenst om de spanning over beide spoelantennes bij de ontvanger te laten opbouwen. Het hierboven gegeven bereik van vijftien tot twintig periodes vormt een fraai compromis tussen de bandbreedte, koppeling en verzamelde energie voor een zo groot mogelijke detectie afstand.

Overeenkomstig sommige verdere uitvoermgsvormen is de beheereenheid ingericht voor het ontvangen van een synchronisatiesignaal, en voor het op basis van het synchronisatiesignaal vaststellen van tijdsloten voor het bedienen van de bekrachtigingsschakeling en de uitleesschakeling.

Dergelijke uitvoeringsvormen verschaffen een belangrijk voordeel, waarmee het mogelijk wordt om de labels onderling te synchroniseren om deze afhankelijk van de tijdsloten in een gewenste werkingsmodus (zend- of ontvangstmodus) te schakelen. Op deze wijze kunnen bijvoorbeeld in een groep van labels, bijvoorbeeld vijfhonderd labels in een kudde van vijfhonderd koeien, de labels bij toerbeurt in een zendmodus geschakeld worden, zodat in de overige tijdsloten door elk van de labels kan worden geluisterd door ze in de ontvangstmodus te brengen. Tevens is het mogelijk om aan het begin van elk tijdslot, de ontvangende labels (dus de labels die dat tijdslot in de ontvangstmodus zijn geschakeld) kortstondig te ontladen via de eerder genoemde aardpotentiaal om zo in elk tijdslot een nauwkeurige meting te kunnen doen. De meting kan daarna, zoals hierboven besproken, bijvoorbeeld een aantal periodes na het weer openen van de verbinding met de aardpotentiaal worden bepaald door de spanning op beide spoelantennes van het ontvangende label te meten.

Overeenkomstig sommige van deze uitvoeringsvormen is de beheereenheid ingericht voor het in een voorafbepaald eerste tijdslot bedienen van de bekrachtigingsschakeling voor het doen uitzenden van het uitgaande positioneringssignaal, en voor het in een voorafbepaald tweede tijdslot bedienen van de uitleesschakeling voor het ontvangen van een inkomend positioneringssignaal afkomstig van een verder label. In een kudde dieren kan elk label op deze wijze een eigen tijdslot zijn toegewezen om te zenden, waarbij in de overige tijdsloten wordt geluisterd naar overige labels. Als alle labels aan de beurt zijn geweest om een zendsignaal voort te brengen, kan het proces weer opnieuw beginnen, zodat de labels elk periodiek in de zendmodus gebracht worden.

Overeenkomstig sommige andere of verdere van deze uitvoeringsvormen, is het label voorzien van een kloksysteem voor het vaststellen van de tijdsloten op basis van het synchronisatiesignaal, waarbij het kloksysteem is voorzien van een eerste en een tweede klokeenheid,

waarbij de eerste klokeenheid is ingericht om een eerste kloksignaal te verschaffen met een eerste tijdsresolutie en waarbij de tweede klokeenheid is ingericht om een tweede kloksignaal te verschaffen met een tweede tijdsresolutie, waarbij de eerste tijdresolutie kleiner is dan de tweede tijdresolutie, en waarbij de beheereenheid is ingericht om de tweede klokeenheid in te schakelen op basis van het kloksignaal van de eerste klokeenheid en op een tijdsmoment afhankelijk van het synchronisatiesignaal. Door op de bovenstaande wijze gebruik te maken van een klok met een lage resolutie en een klok met een hoge resolutie, waarbij de hoge resolutie klok afhankelijk van de lage resolutie klok telkens op een voorafbepaald moment wordt ingeschakeld, kan een nauwkeurige en continu aanpasbare onderlinge synchronisatie worden behaald die zonder dat de hoge resolutie klok continu ingeschakeld dient te blijven. Het energieverbruik kan op deze wijze efficiënt worden beperkt.

In sommige uitvoeringsvormen omvat het synchronisatiesignaal synchronisatietriggers welke met een vast tijdsinterval worden ontvangen, en waarin de beheereenheid is ingericht om de tweede klokeenheid in te schakelen op basis van het eerste kloksignaal op een vaste tijdsduur voorafgaand aan de ontvangst van een eerste synchronisatietrigger, waarbij de tweede klokeenheid synchroon met de aanvang of afloop van de eerste synchronisatietrigger wordt uitgeschakeld, en waarbij een klokwaarde van de utgeschakelde tweede klokeenheid door de beheereenheid wordt gebruikt voor het ijken van het eerste kloksignaal, voor het nauwkeurig voorspelbaar maken van een ontvangst van een tweede synchronisatie- trigger na de eerste synchronisatietrigger.

In de hierboven beschreven uitvoeringsvormen wordt bijvoorbeeld op vaste periodieke tijdstippen een synchronisatiesignaal centraal verzonden, dat door alle labels kan worden ontvangen. De tijdspanne gelegen tussen twee synchronisatiesignalen is daardoor bij de labels bekend.

Gebruikmakend van het eerste lage resolutie kloksignaal, is daardoor in ieder label de hoge resolutie klokeenheid tijdig voorafgaand aan ontvangst van het synchronisatiesignaal in te schakelen, zodat de hoge resolutie klokeenheid actief is op het moment van ontvangst van het synchronisatiesignaal. Bijvoorbeeld de tijdspanne — welke als referentiewaarde kan worden gebruikt — kan met het lage resolutie kloksignaal worden afgeteld, en op een vast moment voorafgaand aan de verwachte ontvangst kan de tweede klokeenheid worden ingeschakeld. Met het hoge resolutie kloksignaal van de tweede klokeenheid kan nu de eerste klokeenheid worden getuned. Bijvoorbeeld, gerelateerd aan de bovengenoemde tijdspanne, zoals op een vast moment na het inschakelmoment van de tweede klok, kan op basis van het hoge resolutie kloksignaal een teller worden gestart die het aantal verstreken cycli in het hoge resolutie tijdsignaal telt tot de aanvang of afloop van de synchronisatietrigger — dit moment is namelijk een centraal bepaald vast moment dat heel nauwkeurig te synchroniseren is. Het getelde aantal cycli wordt vervolgens gebruikt om het kloksignaal van de eerste klokeenheid te versnellen of vertragen, teneinde deze aan te passen en nauwkeurig af te stemmen ten opzichte van het synchronisatiesignaal. Het aantal getelde cycli kan bijvoorbeeld als waarde enige tijd worden opgeslagen in een buffer of ander geheugen, en als referentiewaarde dienen bij ontvangst van een volgend synchronisatiesignaal. Als er meer cycli worden geteld dan loopt het lage resolutie kloksignaal iets te snel zodat de tweede klok iets te vroeg 1s ingeschakeld, en kan er worden versneld. Andersom, als er minder cycli worden geteld dan loopt het lage resolutie kloksignaal iets te langzaam zodat de tweede klok iets te laat is ingeschakeld, en kan er worden vertraagd.

In sommige van deze uitvoeringsvormen, is de beheereenheid voorts ingericht voor het op basis van het tweede kloksignaal selectief inschakelen van ten minste één van de uitleesschakeling of de bekrachtigingsschakeling. Bijvoorbeeld, de beheereenheid kan gelijktijdig de uitleesschakeling (ontvangerschakeling) activeren en tevens de hierboven genoemde teller starten.

In sommige uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is de beheereenheid ingericht voor het bedienen van de uitleesschakeling voor het ontvangen van een inkomend positioneringssignaal afkomstig van een verder label, en voor het op basis van de spanningspotentialen van de wisselspanningen van de eerste en tweede spoelantenne voortbrengen van positioneringsgegevens behorend bij het verdere label. In deze uitvoeringsvormen wordt op basis van de bepaalde spanning over de spoelantennes van het label, met de wtleesschakeling en de beheereenheid de positioneringsgegevens ten opzichte van het zendende label bepaald.

Deze positioneringsgegevens omvatten bijvoorbeeld de afstand tot het zendende label.

In sommige uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is het label ingericht voor het draadloos versturen van een datasignaal omvattende positioneringsgegevens van het label en/of positionerings- gegevens van één of meer verdere labels aan ten minste één van: een ontvanger van het positioneringssysteem, en de één of meer verdere labels.

Op deze wijze kunnen de positioneringsgegevens worden uitgewisseld, zodat tezamen met positioneringsgegevens van overige labels de onderlinge posities van alle labels kan worden bepaald. De positioneringsgegevens kunnen op deze wijze bijvoorbeeld centraal worden verwerkt door deze naar een ontvanger van een centraal veebeheersysteem te sturen. Tevens is het mogelijk dat de positioneringsgegevens (geheel of gedeeltelijk) decentraal in de labels zelf wordt verwerkt, bijvoorbeeld doordat elk label de afstanden tot een aantal direct naburige (of eventueel zelfs alle) labels bepaalt.

Overeenkomstig een tweede aspect verschaft de uitvinding voorts een positioneringssysteem voor het bepalen van posities van een veelheid labels volgens één der hierboven besproken uitvoeringsvormen, waarbij het systeem is voorzien van ten minste één ontvanger voor het ontvangen van datasignalen omvattende positioneringsgegevens van één of meer van de veelheid labels, verder omvattende een synchronisatie-eenheid ingericht voor het uitzenden van een synchronisatiesignaal aan de veelheid labels.

Overeenkomstig een derde aspect verschaft de uitvinding een veebeheersysteem voorzien van een positioneringssysteem zoals hierboven beschreven, waarbij elk van de labels is ingericht om te worden gedragen door een dier.

Voorts verschaft de uitvinding, overeenkomstig een vierde aspect daarvan, een werkwijze voor het bepalen van een positie van ten minste één eerste label van een veelheid labels zoals hierboven beschreven, in een positioneringssysteem zoals hierboven beschreven, waarbij elk van de veelheid labels is voorzien van een zend- en ontvangsteenheid omvattende een veelheid spoelantennes, waarbij elk van de spoelantennes zodanig 1s gelegen in het label dat een longitudinale as door de spoelantenne zich, in gebruik, evenwijdig wtstrekt aan een aardoppervlak, waarbij de veelheid spoelantennes van elk label ten minste één eerste spoelantenne en ten minste één tweede spoelantenne omvat, en waarbij de ten minste ene eerste spoelantenne en de ten minste ene tweede spoelantenne onderling verschillend zijn georiënteerd; de werkwijze omvattende de stappen van: het uitzenden, met het eerste label, van een positioneringssignaal middels het bekrachtigen van de zend- en ontvangsteenheid voor het opwekken van een eerste magnetisch wisselveld met de eerste spoelantenne en een tweede magnetisch wisselveld met de tweede spoelantenne van het eerste label; en het bepalen, met een uitleesschakeling van een tweede label van de veelheid labels, van een spanningspotentiaal van zowel een wisselspanning 1n de eerste spoelantenne van het tweede label als een wisselspanning in de tweede spoelantenne van het tweede label, voor het ontvangen van een inkomend positioneringssignaal.

Overeenkomstig sommige uitvoeringsvormen zijn de ten minste ene eerste spoelantenne en de ten minste ene tweede spoelantenne onder een hoek ten opzichte van elkaar georiënteerd. In een bijzondere utvoeringsvorm hiervan is de ten minste ene eerste spoelantenne dwars (in het bijzonder bijvoorbeeld loodrecht) georiënteerd ten opzichte van de ten minste ene tweede spoelantenne. Voorts kan in sommige uitvoeringsvormen het eerste en het tweede magnetische wisselveld in frequentie aan elkaar gelijk zijn, en kunnen het eerste en het tweede magnetische wisselveld een onderling faseverschil hebben van een kwart van hun golflengte. In een dergelijk geval ontstaat er als gevolg van de spoelantennes cirkelvormig een magnetisch draaiveld, waarmee de afname van de meetbare amplitude bij ontvangst slechts nog afhankelijk is van de afstand. In het bijzonder neemt de amplitude in de buurt van de spoelantennes af met de derde macht van de afstand, en op grotere afstand met de tweede macht van de afstand.

Korte omschrijving van de figuren

Uitvinding zal hieronder worden besproken aan de hand van niet als beperkend bedoelde specifieke uitvoeringsvormen daarvan, onder verwijzing naar de bijgevoegde figuren, waarin:

Figuur 1 toont schematisch het veld van een label voorzien van een spoelantenne georiënteerd in verticale richting (z-richting);

Figuur 2 toont schematisch het veld van een label overeenkomstig een uitvoeringsvorm van de uitvinding;

Figuur 3 toont schematisch de opbouw van een magnetisch draaiveld met behulp van een label overeenkomstig een uitvoeringsvorm;

Figuur 4 toont schematisch een potentiaalverloop in een spoelantenne waarmee een magnetisch wisselveld wordt ontvangen, zoals voortgebracht met een label overeenkomstig een uitvoeringsvorm;

Figuur 5 toont schematisch een zendschakeling van een label overeenkomstig een uitvoeringsvorm;

Figuur 6 toont schematisch een zend-ontvangstschakeling van een label overeenkomstig een uitvoeringsvorm dat een signaal opvangt van een ander label overeenkomstig een uitvoeringsvorm;

Figuur 7 toont schematisch een synchronisatieproces zoals geïmplementeerd in een label overeenkomstig een uitvoeringsvorm;

Figuur 8 toont schematisch een veebeheersysteem op basis van labels overeenkomstig een uitvoeringsvorm van de uitvinding;

Figuur 9 toont schematisch een label overeenkomstig een uitvoeringsvorm van de uitvinding.

Gedetailleerde beschrijving

Figuur 8 toont schematisch een veebeheersysteem 2 op basis van labels 4 overeenkomstig een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding. In het systeem 1 worden onder andere de posities koeien 3 bewaakt. Voorts kunnen de labels 4 zijn ingericht om daarin een aantal andere functies te integreren ten behoeve van vee beheer, zoals gezondheidstoestandsbewaking van de dieren 3, het bedienen van boerderij functies zoals bijvoorbeeld: een voederautomaat, een separatiehek, een melkmachine, een weegschaal, et cetera. Het systeem bewaakt een veelheid dieren, waaronder de koeien 3-1, 3-2 en 3-3. Elk dier is voorzien van een label 4, voor de dieren 3-1 tot en met 3-3 zijn dit respectievelijk 4-1, 4-2 en 4- 3. Met elk van de labels 4 kan een wisselend magneetveld worden op opgewekt, zoals hieronder verder zal worden omschreven. Voorts kunnen de labels 4-1 tot en met 4-3 zijn ingericht om data te versturen aan station 8, welke via netwerk 9 verbonden is met veebeheerserver 12. De data kan de afstandsgegevens van elk van de labels 4-1 tot en met 4-3 ten opzichte van elk ander van de labels 4-1 tot en met 4-3 omvatten. De veebeheerserver 12 kan deze gegevens verwerken en de onderlinge posities van alle labels 4 ten opzichte van elkaar bepalen. In een alternatieve uitvoering is het mogelijk dat de labels 4 zelf over een processor en geheugen beschikken en in staat zijn om onderling ten opzichte van elkaar hun onderlinge posities 4-1 tot en ment 4-3 te bepalen. Uiteraard kan er bij de labels 4 ook een gedeeltelijke verwerking van de data plaatsvinden, waarbij de server 12 de resterende analyse en dataverwerking uitvoert.

In het systeem 2 wordt conform de onderhavige uitvinding gebruikt gemaakt van magneetvelden voor het bepalen van de onderlinge afstanden van de labels 4-1 tot en met 4-3. Hiervoor beschikken de labels 4 over spoelantennes 10 en 11 waarmee een horizontaal magnetisch wisselveld kan worden gegenereerd. De labels 4-1 tot en met 4-3 zijn daarmee in staat om de afstand te bepalen tussen de individuele koeien 3-1 tot en met 3-3 onafhankelijk van de onderlinge oriëntatie en positie van de dieren. Door te meten met behulp van wisselende magneetvelden is een goed meetsysteem 2 op te bouwen. Statische magneetvelden zijn om verschillende redenen minder goed toepasbaar, 0.4. als gevolg van het aardmagnetisch veld.

Hoogfrequente signalen kunnen zich onvoldoende voortplanten in grote waterige objecten, en zijn om die reden minder geschikt. Wisselende magneetvelden met een frequentie kleiner dan 5 megahertz (MHz), bij voorkeur kleiner dan circa 2 MHz, zijn echter zeer geschikt voor dit doel. De golflengten horend bij deze frequenties zijn overigens typisch (veel) langer dan de te overbruggen meetafstand van enkele tot hooguit enkele tientallen meters.

Figuur 1 toont schematisch een koe 3 voorzien van een label 4 met daarin een verticaal gerichte spoelantenne. De spoelantenne verschaft een verticaal gericht magnetisch veld B, gericht in de richting van de longitudinale as 5, waarbij de verticale richting in de figuur is aangeduid als de z-richting. De veldlijnen 7 strekken zich alzijdig uit van pool tot pool zoals aangegeven in figuur 1, en lopen daarbij deels door de ondergrond onder het dier 3. De meeste veldlijnen bevinden zich derhalve deels in de ondergrond waar het dier 3 op staat. De aarde 1 is echter in staat om als reactie op het wisselveld een nieuw wisselveld op te wekken. Dit veld verstoort het gewenste veldlijnenpatroon, waardoor al op ruim twee meter afstand de waarde van de gemeten veldsterkte hinderlijk kan gaan afwijken van de theoretisch te verwachten waarde en daarmee een meetfout introduceert. Het te meten veld zal op afstand snel zwakker worden en van richting wijzigen, hetgeen de meetafstand beperkt. Omdat elke ondergrond 1 wisselend van samenstelling is, kan hier niet bij voorbaat op gecorrigeerd worden.

Figuur 2 toont een uitvoeringsvorm overeenkomstig de uitvinding, welke is voorzien van twee horizontaal georiënteerde spoelen 10 en 11. Een willekeurige koe (niet getoond) bevindt zich in het centrum van de afbeelding in figuur 2, op de plaats waar spoelantennes 10 en 11 schematisch zijn weergegeven. Deze koe is voorzien van een label 4 overeenkomstig een uitvoeringsvorm van de uitvinding. Een dergelijk label is schematisch getoond in figuur 9. Het label 4 is voorzien van een zend- en ontvangsteenheid 50 voor het versturen en ontvangen van positioneringssignalen. De zend- en ontvangsteenheid 50 omvat een zendschakeling 40 en een uitleesschakeling of ontvangstschakeling 60, welke beide zijn verbonden met spoelantennes 10 en 11. De spoelantennes 10 en 11 kunnen beschouwd worden als externe onderdelen van de zend- en ontvangsteenheid 50, of als separaat gekoppelde onderdelen; dit is voor de werking van de uitvinding niet relevant. Het label 4 omvat voorts een vermogensvoeding 41, bijvoorbeeld een accu, batterij, fotovoltaïsche cel, of een ander type voeding. De voeding 1s verbonden met een bekrachtigingsschakeling die deel uitmaakt van de zendschakeling 40. Een processor 57 dient als beheereenheid voor het bedienen van de functies van het label 4, en is voorts ingericht om de ontvangen signalen uit de ontvangstschakeling 60 te analyseren. Voorts is het label 4 optioneel voorzien van een communicatie-eenheid 59 waarmee het label 4 bijvoorbeeld kan communiceren met een centrale server 12 via station 8 (zie figuur 8) of met andere labels 4. De communicatie-eenheid 59 is getoond met een eigen antenne, echter deze kan desgewenst ook verbonden zijn met de spoelantennes 10 en 11. Optioneel, doch bij voorkeur, is het label voorts voorzien van een veelheid sensoren 48 waarmee verscheidene parameters, zoals dierparameters of omgevingswaarden, kunnen worden bepaald ten behoeve van het veebeheersysteem.

In figuur 2 genereert het zendende label 4, teneinde de positie daarvan ten opzichte van andere labels gedragen door andere dieren 3-1 tot en met 3-3 te kunnen bepalen, een magnetisch draaiveld. Het magnetische draaiveld wordt voortgebracht met behulp van een eerste magnetisch wisselveld 15 en een tweede magnetisch wisselveld 16. Het eerste magnetische wisselveld 15 wordt voortgebracht met spoelantenne 10. Het tweede magnetische wisselveld 16 wordt voortgebracht met spoelantenne 11. De wijze waarop overeenkomstig een uitvoeringsvorm het magnetische draaiveld met behulp van de magnetische wisselvelden 15 en 16 wordt opgebouwd, is weergegeven in figuur 3 en zal in het navolgende verder worden besproken. Voor het begrip van figuur 2 is het vooralsnog voldoende om te weten dat de twee velden resulteren in een magnetisch draaiveld (waarvan de richting van het veld om zijn as draait in de tijd). De drie koeien 3-1, 3-2 en 3-3 op de stippellijn hebben allemaal dezelfde afstand tot het zendende label 4 in het centrum. Het door het zendende label 4 voortgebrachte magnetische veld koppelt inductief met de spoelantennes in

X en Y richting in de labels van de koeien 3-1 tot en met 3-3. Dit ontvangen veld is meetbaar als wisselspanning op de spoelen van de ontvangende labels. Op deze wijze zijn de ontvangende labels in staat om de afstand tot het zendende label 4 te bepalen. Dit is niet afhankelijk van de oriëntatie van elk dier 3 ten opzichte van de velden 15 en 16.

Figuur 3 toont het principe van de opbouw van een magnetisch draaiveld met behulp van twee orthogonale, ofwel dwars georiënteerde, magnetische wisselvelden 15 en 16. Het verloop in de tijd t van veld 15 (Bi) in de Y-richting is weergegeven in de horizontale grafiek 20 boven de figuur.

Het verloop in de tijd t van veld 16 (By) in de X-richting is weergegeven in de verticale grafiek 21 naast de figuur. In elk van de figuren is het tijdstip t=0 weergegeven. Het tijdstip t=t1 (t1:>0) is in de grafiek 20 weergegeven als punt 23, en in de grafiek 21 is dit tijdstip weergegeven als punt 24. De magnetische wisselvelden 15 en 16 hebben dezelfde golfvorm, frequentie en amplitude, maar een onderling faseverschil ¢ van een kwart golflengte: dus het faseverschil is g=+n/2 in radialen. Op tijdstip t=0 is de veldsterkte van veld 15 (Bi) maximaal en positief, en is de veldsterkte van veld 16 (Bg) nihil.

Het midden van figuur 3 toont het resulterende magnetische veld B op tijdstippen t=0 en t=t1. Op tijdstip t=0 is het veld B volledig gericht in de richting van B, zoals weergegeven door vector 27. Op tijdstip t=t; is de veldsterkte van B» inmiddels groter dan de momentane veldsterkte Bi. De momentane grootte van de beide velden 15 en 16, vectoren B; en B», 1s in de linkerbovenhoek weergegeven. Het resulterende magnetische veld B op tijdstip t=t;is in figuur 3 weergegeven met vector 28. Zoals volgt uit de beide grafieken 20 en 21, en het resulterende magnetische veld B, is magnetisch veld B met de klok mee gedraaid, zoals weergegeven door rotatie 29. Bij het verstrijken van een volledige golf zal veld B weer teruggekeerd zijn in de uitgangspositie weergegeven door vector 27. De punt van vector 28 van het resulterende magnetische veld B legt op deze wijze een cirkel af zoals weergegeven in figuur 3.

Aan de ontvangende zijde maakt het geen verschil hoe de ontvangende spoelen 10 en 11 van het ontvangende label zijn georiënteerd.

Bij een nauwkeurig faseverschil van g=+n/2 beschrijft de vector 28 van het draaiveld een perfecte cirkel. De afstand is dan zelfs al met het signaal van één ontvangende spoel nauwkeurig te bepalen, door de amplitude van het ontvangen wisselspanningssignaal in de spoel te bepalen: deze is dan immers voor elke oriëntatie gelijk. Bij een willekeurig faseverschil met g#+n/2 zal de resulterende veldvector van het veld B geen cirkel beschrijven, maar een lijn als de velden 15 en 16 in fase zijn (p=0 of ¢=n) of een ellips bij een willekeurig ander faseverschil. In dat geval is het signaal van één spoel 10 of 11 niet voldoende om de afstand nauwkeurig te bepalen, maar kan dit wel door de amplitudes van de signalen van beide spoelen 10 en 11 te bepalen. Overigens zal er in de voorkeursuitvoeringsvorm, wanneer de spoelen 10 en 11 van het zendende label 4 in elkaars nabijheid liggen en er één van deze spoelen wordt bekrachtigd, automatisch een stabiel evenwicht ontstaan waarbij de beide spoelen 10 en 11 met een faseverschil van p=+n/2 zullen zenden. In dat geval ontstaat het magnetische draaiveld dus automatisch.

In figuur 4 is het ontvangstsignaal 33 getoond zoals dat ontvangen wordt op één van de spoelen 10 of 11 van het ontvangende label. Het oorspronkelijk wtgezonden signaal 32 is eveneens weergegeven. De amplitude Vnax van het ontvangen signaal 33 is weergegeven met dubbele pijl 36 en met niveaulijn 37. De amplitude Vo het oorspronkelijk utgezonden signaal 32 is weergegeven met dubbele pijl 35 en met niveaulijn 30. De verhouding tussen de amplitude Vma het ontvangen signaal 33 en de amplitude Vo het uitgezonden signaal 32 is indicatief voor de afstand tussen het zendende label 4 en het ontvangende label.

De bovenstaande voorbeelduitvoering, afgebeeld in figuren 3 en 4, verschaft slechts één mogelijke uitvoering of klasse van uitvoeringsvormen.

In een variant van deze uitvoering wordt slechts één spoelantenne 10 van de spoelantennes 10 en 11 van het zendende label 4 bekrachtigd, en vloeit de energie uit de bekrachtigde spoelantenne 10 door koppeling tussen de spoelen 10 en 11 naar de andere spoelantenne 11. De spanningsamplitude over de spoel 11 zal daardoor in de perioden volgend op het bekrachtigen worden opgebouwd tot de maximale waarde. Dit gebeurt — afhankelijk van de koppelfactor — in een aantal perioden, bijvoorbeeld 20 perioden.

Overeenkomstig zal er dan een verloop zijn tussen de amplitudes van het eerste magneetveld 15 en het tweede magneetveld 16. Bijvoorbeeld, het eerste magneetveld 15 start met een maximale amplitude die over de daaropvolgende perioden afneemt (bijvoorbeeld in een tijdspanne gelijk aan 20 perioden); en het tweede magneetveld 16 start met een amplitude die nihil is en die over de daaropvolgende perioden wordt opgebouwd tot het maximum (in dezelfde tijdspanne gelijk aan 20 perioden). Door de bij ontvangst gemeten amplituden over deze tijdspanne (20 perioden) in elke richting te middelen, integreren of cumuleren, wordt voor elke richting uteindelijk dezelfde waarde verkregen, waaruit de amplitude van het ontvangen signaal en daarmee de afstand kan worden bepaald. In figuren 3 en 4 is een dergelijk verloop, dat onder meer optreedt bij bekrachtiging van slechts één van de spoelen 10 of 11, niet getoond.

Figuur 5 toont een zendschakeling 40 van een zend- en ontvangsteenheid 50 in een label 4. De zendschakeling 40 omvat een eerste en een tweede spoelantenne 10 en 11. De eerste spoelantenne 10 is verbonden met een resonantieschakeling 47 omvattende een parallel met de spoel 10 verbonden capaciteit Cy en weerstand Ry. Middels schakelaar Si, die bij voorkeur bedienbaar is middels een controller zoals processor 57 (zie figuur 9), kan de eerste resonantiekring 47 in geleidende verbinding worden gebracht met een bekrachtigingsschakeling die bestaat ut de batterij 41 en de capaciteit 42. De tweede spoelantenne 11 is verbonden met een resonantieschakeling 49 omvattende een parallel met de spoel 11 verbonden capaciteit Cx en weerstand Rx. Middels schakelaar Sg, die bij voorkeur eveneens bedienbaar is middels de controller zoals processor 57 (zie figuur 9), kan de tweede resonantiekring 49 in geleidende verbinding worden gebracht met de bekrachtigingsschakeling die bestaat ut de batterij 41 en de capaciteit 42. In feite kan één van de twee schakelaars S; of Ss ook permanent open staan, of kan één van beide resonantiekringen 47 of 49 zelfs geheel niet zijn verbonden met de bekrachtigingsschakeling. Het ontstaan van het veld in de niet bekrachtigde spoel 10 of 11 wordt veroorzaakt door wederkerige inductie, wanneer de spoelen 10 en 11 zich dicht in elkaars nabijheid bevinden. Door de waarden van de resonantiekringen 47 en 49 (capaciteiten Cy en Cy, weerstanden Ry en Ry, en spoeleigenschappen L, en Ly) zal het signaal met weinig verlies kunnen resoneren tussen de kringen.

Het idee van de schakeling in figuur 5 is dat via Si de spoel Ly wordt geladen tot een stroom met een vooraf bepaalde maximale waarde. Na openen van S; gaat de Ly dan spontaan trillen met behulp van C,. Een klein deel van de energie gaat verloren in Ry, maar het grootste deel wordt overgedragen naar de gelijkwaardige resonator rond Ly en C via koppeling 52. De schakelaar Sz wordt pas gesloten na ongeveer 20 perioden als de stroom in Ly tot een maximale waarde is opgelopen. Het restant vloeit via Sz dan terug naar de voeding (middels buffer C 42)

Figuur 6 toont de wisselwerking tussen twee labels 4. Het bovenste deel van figuur 6 toont de zendschakeling 40 van figuur 5. Het onderste deel van figuur 6 toont een volledige zend- en ontvangstschakeling, inclusief een uitleesschakeling 60 en een controller 57. De ontvangende spoelen 10 en 11 zijn op afstand inductief gekoppeld met elk van de zendende spoelen 10 en 11 van het zendende label. In de ontvangstmodus zullen schakelaars 44 en 45 tussen de spoelen 10 en 11 en de bekrachtigingsschakeling open blijven.

Wanneer het ontvangende label in de ontvangstmodus wordt geschakeld, zullen schakelaars 52 en 53, nadat deze kortstondig zijn gesloten teneinde de resonantiekringen van spoelen 10 en 11 te ontladen van stoorsignalen, worden geopend door controller 57. Het ontvangen signaal op elk van de spoelen 10 en 11 wordt vervolgens versterkt door versterkers 55 en 56, en de waarde van de amplitudes wordt door controller 57 vastgesteld. Wanneer de oorspronkelijke veldsterkte (amplitude Vo van het zendsignaal) bekend is kan de afstand worden bepaald. Deze amplitude Vo kan ofwel zijn vastgezet op een vaste bekende waarde, of kan bijvoorbeeld op een andere manier worden gecommuniceerd tussen de labels 4 of tussen elk label 4 en de centrale server 12. Verschillende implementaties zijn op dit punt mogelijk.

Om de labels 4 binnen een groep van labels efficiënt elkaars posities te kunnen laten bewaken, is het zinvol om gebruik te maken van een synchronisatiesysteem. Dit kan bijvoorbeeld worden gedaan door via station 8 (guur 8) een synchronisatiesignaal te versturen waarmee de werking van alle labels 4 kan worden gesynchroniseerd. Figuur 7 toont een dergelijk synchronisatiesysteem. Hierin verschaft een synchronizer 65 een periodieke synchronisatiepuls 66, in de figuur in de tijd weergegeven als pulsen 66-1, 66-2 en 66-3. Het label 4 beschikt daarbij over een klokschakeling 70. Deze kan bijvoorbeeld deel uitmaken van de controller 57, maar er kan tevens voorzien zijn in een separate klokschakeling 70. De klokschakeling 70 omvat eer eerste lage resolutie klok 71 en een tweede hoge resolutieklok 72. De lage resolutie klok 71 verbruikt als gevolg van de lagere tijdsresolutie relatief weinig energie. Het kloksignaal 75 van de lage resolutieklok kan echter onnauwkeurigheden bevatten, zodat de klokken van verschillende labels onderling uiteen kunnen gaan lopen. Doordat de synchronisatiepulsen 66 met een vaste periode worden verzonden, is het tijdstip waarop een volgende puls wordt ontvangen bekend. Het kloksignaal 75 van de lage resolutieklok 71 is hierop nauwkeurig te corrigeren door gebruik te maken van de hoge resolutieklok 72. De klokschakeling 70 schakelt de hoge resolutieklok 72 in enige tijd voordat het nieuwe synchronisatiesignaal 66-1 wordt ontvangen op het tijdstip aangeduid met 79-1. De hoge resolutieklok 72 bouwt zijn signaal 76 op, en op een bepaald moment 80-1 schakelt de klokschakeling 70 zijn ontvanger 73 in voor het ontvangen van de synchronisatiepuls 66-1, waarbij gelijktijdig een teller wordt gestart op het hoge resolutie kloksignaal 76. Deze teller telt door tot een universeel vast te stellen moment dat voor alle labels gelijk is, zoals de afloop 81-1 (of juist de aanvang) van de ontvangen synchronisatiepuls 66-1.

Door de waarde van de teller te vergelijken met de voorgaande waarde van de teller (bij de vorige synchronisatiepuls 66) kan het kloksignaal 75 van de lage resolutieklok 71 worden gecorrigeerd door deze bijvoorbeeld te versnellen of vertragen. Zo is met behulp van de tellerwaarde bij puls 66-1, het kloksignaal 75 bij de volgende synchronisatiepuls 66-2 te corrigeren door deze tellerwaarden bij pulsen 66-1 en 66-2 met elkaar te vergelijken.

Op deze bovenstaande wijze kan worden bereikt dat de labels 4 werkzaam kunnen zijn op basis van toegewezen tijdsloten, waarbij er bijvoorbeeld telkens één label 4 zendt terwijl de overige labels luisteren. Ook zijn de resonantiekringen op basis van het kloksignaal 75 zodanig te bedienen dat energie ut de zendspoelen 10 en 11 kan worden teruggewonnen in buffercondensator 42 (figuren 5 en 6), door tijdig de

JO schakelaars 44 en 45 te bedienen.

De hierboven beschreven specifieke uitvoeringsvormen van de uitvinding zijn bedoeld ter illustratie van het uitvindingsprincipe.

Verondersteld wordt dat de uitvoering en de werking van de uitvinding uit de voorafgaande beschrijving en de bijgaande illustraties duidelijk blijken.

De uitvinding 1s daarbij niet beperkt tot om het even welke hierin beschreven of getoonde uitvoeringsvorm. Omwille van de duidelijkheid en beknoptheid van de beschrijving zijn hier kenmerken beschreven als onderdeel van dezelfde of van afzonderlijke uitvoeringsvormen, het zal voor de deskundige duidelijk zijn dat binnen de beschermingsomvang van de wtvinding ook utvoeringsvormen vallen die combinaties van alle of sommige van de beschreven kenmerken omvatten. Binnen het vermogen van de deskundige, zijn er veranderingen mogelijk die binnen de omvang van de bescherming geacht worden te liggen. Eveneens zijn alle kinematische omkeringen binnen de beschermingsomvang van de onderhavige uitvinding begrepen. Uitdrukkingen, zoals “bestaand uit”, wanneer gebruikt in deze beschrijving of de bijgaande conclusies, moeten niet als een uitputtende opsomming, maar eerder in een inclusieve betekenis van "ten minste bestaand uit", worden opgevat. Aanduidingen zoals "een" of "één" mogen niet worden opgevat als een beperking tot slechts een enkel exemplaar, maar hebben de betekenis van "minstens een enkel exemplaar" en sluiten een veelvoud niet uit.

Uitdrukkingen zoals: “middel voor..." moeten worden gelezen als: "component ingericht voor..." of "element geconstrueerd om..." en dienen te worden opgevat alle equivalenten voor de beschreven constructies mede te omvatten.

Het gebruik van wtdrukkingen als: kritisch’, "voordelig", "bij voorkeur", "gewenst" enz, is niet bedoeld om de uitvinding te beperken.

Bovendien kunnen ook eigenschappen die niet specifiek of uitdrukkelijk worden beschreven of vereist in de constructie volgens de uitvinding, maar die wel binnen het bereik van de deskundige liggen, mede worden omvat zonder dat wordt afgeweken van de beschermingsomvang, zoals bepaald door de navolgende conclusies.

Claims (25)

CONCLUSIES

1. Label voor gebruik in een positioneringssysteem, waarbij het label is voorzien van een zend- en ontvangsteenheid voor het versturen en ontvangen van positioneringssignalen, de zend- en ontvangsteenheid omvattende een veelheid spoelantennes, waarbij elk van de spoelantennes zodanig is gelegen in het label dat een longitudinale as door de spoelantenne zich, in gebruik, evenwijdig uitstrekt aan een aardoppervlak; waarbij de veelheid spoelantennes ten minste één eerste spoelantenne en ten minste één tweede spoelantenne omvat, waarbij de ten minste ene eerste spoelantenne en de ten minste ene tweede spoelantenne onderling verschillend zijn georiënteerd; en waarbij verder de zend- en ontvangsteenheid, voor het uitzenden van een uitgaand positioneringssignaal, is voorzien van een bekrachtigingsschakeling voor het bekrachtigen van de zend- en ontvangsteenheid met een elektrisch signaal, voor het opwekken van een eerste magnetisch wisselveld met de eerste spoelantenne en een tweede magnetisch wisselveld met de tweede spoelantenne; waarbij de zend- en ontvangsteenheid verder 1s voorzien van een uitleesschakeling welke is ingericht voor het bepalen van een spanningspotentiaal van zowel een wisselspanning in de eerste spoelantenne als een wisselspanning in de tweede spoelantenne, voor het ontvangen van een inkomend positioneringssignaal.

2. Label volgens conclusie 1, waarbij ten minste één van: de ten minste ene eerste spoelantenne en de ten minste ene tweede spoelantenne onder een hoek ten opzichte van elkaar zijn georiënteerd; of waarbij de ten minste ene eerste spoelantenne dwars 1s georiënteerd ten opzichte van de ten minste ene tweede spoelantenne.

3. Label volgens conclusie 1 of 2, waarbij de ten minste ene eerste spoelantenne en de ten minste ene tweede spoelantenne in elkaars nabijheid, bij voorkeur aangrenzend aan elkaar, zijn gelegen. Beschryving: koppelfactor bijvoorbeeld 2,5%

4. Label volgens conclusie 3, waarbij de bekrachtigingsschakeling is ingericht voor het bekrachtigen van de zend- en ontvangsteenheid voor het opwekken van het magnetische wisselveld in de ten minste ene eerste spoelantenne.

5. Label volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het eerste en het tweede magnetische wisselveld in frequentie aan elkaar gelijk zijn.

6. Label volgens conclusie 5, waarbij het eerste en het tweede magnetische wisselveld een onderling faseverschil hebben van een kwart van hun golflengte.

7. Label volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de zend- en ontvangsteenheid is voorzien van ten minste één eerste resonantieschakeling omvattende de eerste spoelantenne, en ten minste één tweede resonantieschakeling omvattende de tweede spoelantenne, en waarbij de bekrachtigingsschakeling schakelbaar is verbonden met ten minste één van de eerste en de tweede resonantieschakeling voor het bekrachtigen van de zend- en ontvangsteenheid voor het uitzenden van het wtgaande positioneringssignaal.

8. Label volgens conclusie 7, waarin de ten minste ene eerste resonantieschakeling of tweede resonantieschakeling een resonantieschakeling is met een hoge kwaliteitswaarde, zoals een kwaliteitswaarde van ten minste 100, bij voorkeur ten minste 200, zoals 300 of 400.

9. Label volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het label is voorzien van één enkele eerste spoelantenne en één enkele tweede spoelantenne.

10. Label volgens één de voorgaande conclusies, waarbij de uitleesschakeling één of meer schakeleenheden omvat voor het selectief tot stand brengen en verbreken van een verbinding tussen ten minste één van de eerste of de tweede spoelantenne en een aardpotentiaal, voor het selectief ontladen van de ten minste ene spoelantenne bij het tot stand brengen van de verbinding, en voor het selectief bepalen van de spanningspotentiaal van de ten minste ene spoelantenne na het verbreken van de verbinding.

11. Label volgens één der conclusies 4-7, verder omvattende een beheereenheid voor het bedienen van de schakelbare verbinding tussen de bekrachtigingsschakeling en de ten minste ene van de eerste en de tweede resonantieschakeling, voor het bekrachtigen van de zend- en ontvangsteenheid voor het uitzenden van het uitgaande positioneringssignaal.

12. Label volgens conclusie 10 en 11, waarbij de beheereenheid voorts is ingericht voor het beheren van de schakeleenheden voor het selectief tot stand brengen en verbreken van de verbinding tussen de ten minste ene spoelantenne en de aardpotentiaal.

13. Label volgens conclusie 12, waarbij de beheereenheid is ingericht voor het bedienen van de schakeleenheden, voor het bepalen van de spanningspotentiaal van de veelheid spoelantennes na een voorafbepaalde minimale tijdspanne vanaf het tot stand brengen en verbreken van de verbinding tussen de ten minste ene spoelantenne en de aardpotentiaal.

14. Label volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de beheereenheid is ingericht voor het ontvangen van een synchronisatiesignaal, en voor het op basis van het synchronisatiesignaal vaststellen van tijdsloten voor het bedienen van de bekrachtigingsschakeling en de uitleesschakeling.

15. Label volgens conclusie 14, waarbij de beheereenheid is ingericht voor het in een voorafbepaald eerste tijdslot bedienen van de bekrachtigingsschakeling voor het doen uitzenden van het uitgaande positioneringssignaal, en voor het in een voorafbepaald tweede tijdslot bedienen van de uitleesschakeling voor het ontvangen van een inkomend positioneringssignaal afkomstig van een verder label.

16. Label volgens één der conclusies 14 of 15, waarbij het label is voorzien van een kloksysteem voor het vaststellen van de tijdsloten op basis van het synchronisatiesignaal, waarbij het kloksysteem is voorzien van een eerste en een tweede klokeenheid, waarbij de eerste klokeenheid is ingericht om een eerste kloksignaal te verschaffen met een eerste tijdsresolutie en waarbij de tweede klokeenheid is ingericht om een tweede kloksignaal te verschaffen met een tweede tijdsresolutie, waarbij de eerste tijdresolutie kleiner 1s dan de tweede tijdresolutie, en waarbij de beheereenheid is mgericht om de tweede klokeenheid in te schakelen op basis van het kloksignaal van de eerste klokeenheid en op een tijdsmoment afhankelijk van het synchronisatiesignaal.

17. Label volgens conclusie 16, waarin het synchronisatiesignaal synchronisatietriggers omvat welke met een vast tijdsinterval worden ontvangen, en waarin de beheereenheid is ingericht om de tweede klokeenheid in te schakelen op basis van het eerste kloksignaal op een vaste tijdsduur voorafgaand aan de ontvangst van een eerste synchronisatietrigger, waarbij de tweede klokeenheid synchroon met de aanvang of afloop van de eerste synchronisatietrigger wordt uitgeschakeld, en waarbij een klokwaarde van de uitgeschakelde tweede klokeenheid door de beheereenheid wordt gebruikt voor het ijken van het eerste kloksignaal, voor het nauwkeurig voorspelbaar maken van een ontvangst van een tweede synchronisatietrigger na de eerste synchronisatietrigger.

18. Label volgens één der conclusies 16 of 17, waarin de beheereenheid voorts is ingericht voor het op basis van het tweede kloksignaal selectief inschakelen van ten minste één van de uitleesschakeling of de bekrachtigingsschakeling.

19. Label volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de beheereenheid is ingericht voor het bedienen van de uitleesschakeling voor het ontvangen van een inkomend positioneringssignaal afkomstig van een verder label, en voor het op basis van de spanningspotentialen van de wisselspanningen van de eerste en tweede spoelantenne voortbrengen van positioneringsgegevens behorend bij het verdere label.

20. Label volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het label is ingericht voor het draadloos versturen van een datasignaal omvattende positioneringsgegevens van het label en/of positioneringsgegevens van één of meer verdere labels aan ten minste één van: een ontvanger van het positioneringssysteem, en de één of meer verdere labels.

21. Positioneringssysteem voor het bepalen van posities van een veelheid labels volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het systeem is voorzien van ten minste één ontvanger voor het ontvangen van datasignalen omvattende positioneringsgegevens van één of meer van de veelheid labels, verder omvattende een synchronisatie-eenheid ingericht voor het uitzenden van een synchronisatiesignaal aan de veelheid labels.

22. Veebeheersysteem voorzien van een positioneringssysteem volgens conclusie 21, waarbij elk van de labels is ingericht om te worden gedragen door een dier.

23. Werkwijze voor het bepalen van een positie van ten minste één eerste label van een veelheid labels volgens één der conclusies 1-20 in een positioneringssysteem volgens conclusie 21 of 22, waarbij elk van de veelheid labels 1s voorzien van een zend- en ontvangsteenheid omvattende een veelheid spoelantennes, waarbij elk van de spoelantennes zodanig is gelegen in het label dat een longitudinale as door de spoelantenne zich, in gebruik, evenwijdig uitstrekt aan een aardoppervlak, waarbij de veelheid spoelantennes van elk label ten minste één eerste spoelantenne en ten minste één tweede spoelantenne omvat, en waarbij de ten minste ene eerste spoelantenne en de ten minste ene tweede spoelantenne onderling verschillend zijn georiënteerd; de werkwijze omvattende de stappen van: het uitzenden, met het eerste label, van een positioneringssignaal middels het bekrachtigen van de zend- en ontvangsteenheid voor het opwekken van een eerste magnetisch wisselveld met de eerste spoelantenne en een tweede magnetisch wisselveld met de tweede spoelantenne van het eerste label; en het bepalen, met een uitleesschakeling van een tweede label van de veelheid labels, van een spanningspotentiaal van zowel een wisselspanning in de eerste spoelantenne van het tweede label als een wisselspanning in de tweede spoelantenne van het tweede label, voor het ontvangen van een inkomend positioneringssignaal.

24. Werkwijze volgens conclusie 23, waarbij ten minste één van: de ten minste ene eerste spoelantenne en de ten minste ene tweede spoelantenne onder een hoek ten opzichte van elkaar zijn georiënteerd; of waarbij de ten minste ene eerste spoelantenne dwars is georiënteerd ten opzichte van de ten minste ene tweede spoelantenne.

25. Werkwijze volgens conclusie 24, waarbij ten minste één van: het eerste en het tweede magnetische wisselveld in frequentie aan elkaar gelijk zijn; en het eerste en het tweede magnetische wisselveld een onderling faseverschil hebben van een kwart van hun golflengte.