NL8420234A - Werkwijze en een transponder voor het meten van een afstand en voor identificatie. - Google Patents

Description

8420234 v G PEM/so/1Findit

Werkwijze en een transponder voor het meten van een afstand en voor identificatie.___

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een meet- en identificatiesysteem, en in het bijzonder op een werkwijze voor het meten van een afstand tot en voor identificatie van levende schepsels, bijvoorbeeld schapen en/of ob-5 jeeten/voorwerpen, en op een transponder voor gebruik met het meten van de afstand en met de identificatie, welke transponder bedoeld is voor communicatie met ten minste één ondervragend station, zoals is aangegeven in de aanhef van de bijbehorende conclusies.

10 Uit het Duitse "Offenlegungsschrift" nr. 2.919.753 is een stationair ondervragend station en een transponder bekend. Het ondervragende station omvat een energie-over-drachtsorgaan, een ontvanger en een evaluatie-orgaan. De transponder bestaat uit een energie-ontvanger en een ener-15 gie-omzetter, een identificatietekengeheugen, een frequentie-generator en een verbindingsorgaan, omvattende een identifi-catietekenzender en ten minste één antenne. In het ondervragende station is een vrijgavecode-geheugen en een vrijgave-code-zender aangebracht en de transponder omvat een vrijgave-20 code-ontvanger, een vrijgavecode-geheugen een een vrijgave-code-vergelijkingsorgaan, dat samen met de resterende modulen van de transponder zodanig is verbonden, dat een in het iden-tificatiegeheugen opgeslagen identificatiesignaal slechts door het energie-overdrachtsorgaan van de transponder wordt 25 uitgezonden, wanneer de door het ondervragende station uitgezonden code en de in het antwoordende apparaat opgeslagen code samenvallen. In het ondervragende station kunnen het energie-overdrachtsorgaan en de vrijgavecode-zender door dezelfde zender worden gevormd. Op soortgelijke wijze kunnen de 30 energie-ontvanger en de vrijgavecode-ontvanger worden gevormd door één en dezelfde ontvanger. De energiezender van het ondervragende station kan zijn voorzien van een gerichte antenne .

Het Amerikaanse octrooischrift 4015259 beschrijft 35 een transponder, die bij detectie van de draaggolffrequentie 8420234 - 2 - van een vragend signaal in antwoord een identificerende ontvangst uitzendt, waarvan de tijdsduur gelijk is aan een einddeel van het vragende signaal, met een tweede draaggolf-frequentie, die een geheel veelvoud is van de draaggolffre-5 quentie van het vragende signaal. Het Amerikaanse octrooi-schrift beschrijft in serie verbonden dioden, die bij uitzending van microgolfenergie van een bepaalde frequentie als antwoord harmonischen van de frequentie zullen opwekken. Het antwoordsignaal is eveneens gemoduleerd met een identifica-10 tiecode. In een bepaalde uitvoeringsvorm verschaft de transponder een pseudo-willekeurige ondervragingscode van n-bits. Er wordt een basisfrequentie van 3,1 GHz voorgesteld, hetgeen veronderstelt, dat het gezochte doel zich binnen het gezichtsveld van de zender bevindt, en het bereik is daarom 15 aanzienlijk beperkt door de breedte van de stralingslob. Als bereik wordt ongeveer 300 m aangegeven, en vanuit een vliegtuig, een niveau van ongeveer 300 m, hetgeen betekent, dat het stralingsgebied ongeveer 675 x 42 m groot is.

Het Amerikaanse octrooischrift 4.107.675 heeft be-20 trekking op een transponder/responderstelsel, waarbij het vragende station in tijd beperkte ondervragingssignalen uitzendt op een eerste draaggolffrequentie, en de transponders, wanneer zij zijn geactiveerd in antwoord een antwoordsignaal uitzenden, met een informatiecode op een tweede draaggolffre-25 quentie, waarbij de tijd tussen het uitzenden van het vragende signaal en de ontvangst van het antwoordsignaal gebruikt wordt voor het berekenen van de afstand tussen het ondervragende station en de transponders. Er worden echter geen gecodeerde ondervragende pulsen uitgezonden. Het octrooi-30 schrift heeft in het bijzonder betrekking op de identificatie van kleine vaartuigen, bijvoorbeeld zeilboten, die problemen hebben of die in nood verkeren. In het geval dat verscheidene vaartuigen in nood verkeren of problemen hebben, of in het geval waarbij de transponder toevallig aan boord is geacti-35 veerd, is gelijktijdige transmissie van antwoordsignalen mogelijk, met het zeer aanzienlijke risico van storing. De in de transponder aan boord van het vaartuig beschikbare code heeft alleen betrekking op de identificatie van toestand 8420234 - 3 - (noodtoestand), maar het op het land gebaseerde station is niet in staat het vaartuig of het soort vaartuig te identificeren.

Zoals in het geval van DE-OS-2.919.753, beschrijven 5 eveneens DE-OS 2.736.217 en 2.508.201 een techniek, waarbij het object door middel van het ondervragende station een voldoende voedingsstroom te verschaffen voor het verbindende orgaan van de transponder. Dit vormt echter een onnodige complicatie van het stelsel, zelfs hoewel een mogelijkheid is 10 aangegeven een accu te gebruiken voor de energietoevoer van de transponder. Door het gebruik van een accu in verbinding met het bekende systeem, ontstaat het aanzienlijke nadeel, dat de accu constant geladen zal zijn en daardoor relatief snel zal zijn ontladen. Bekende persoonlijke oproepstelsels, 15 zoals binnen ziekenhuizen en binnen de industrie gebruikt worden, zijn van de soort, waarbij de ontvangers of transponders met regelmatige tussenpozen moeten worden geladen, meestal gedurende de nacht of buiten de zakenuren. Daardoor zal normaal een groot aantal apparaten in het algemeen onwerkzaam 20 zijn.

Een aanzienlijk nadeel van de bekende oplossingen is dat afstandsbepalingen niet mogelijk zijn en de positiebepaling is in werkelijkheid eveneens tamelijk moeilijk uit te voeren, omdat de draagmogelijkheden tamelijk beperkt zijn om-25 dat de energiezender van de ondervragende inrichting noodzakelijkerwijs een wijde stralingslob moet hebben om te verzekeren, dat ten minste één antwoordinrichting antwoordt. Dit heeft op zijn beurt uiteraard een invloed op de gebruiksmogelijkheid van het stelsel. Wanneer de stralingslob volgens het 30 bekende stelsel nauw wordt gemaakt, moet het te identificeren levende schepsel of object zich in het algemeen binnen het gezichtsveld bevinden. Volgens DE-OS 2.919.753 kan de daarin beschreven uitvinding worden gebruikt in een veiligheidssysteem om diefstal te voorkomen. In een dergelijk geval is het 35 antwoordapparaat binnen een van de ondervragende inrichting afkomstig continu stralingsveld geplaatst.

Volgens het Amerikaanse octrooischrift 4.107.675 is de mogelijkheid beschikbaar, dat een aantal transponders ge- 8420234 - 4 - lijktijdig zendt, waardoor foutsignalen en wederzijdse storing ontstaat. Dit bekende systeem behoeft eveneens een roterende antenne bij het ondervragende station, en hoogfrequente signalen hebben een zeer nauwe stralingslob om het in nood 5 verkerende vaartuig te lokaliseren, hetgeen betekent dat zowel de antenne als de zendinrichting kostbaar zullen zijn.

Vanwege het feit, dat de transponder van een lokale oscillator is voorzien, is het systeem kwetsbaar voor storings- en foutsignalen. Om het risico voor storings- en foutsignalen te 10 beperken zal de transponderapparatuur tamelijk kostbaar moeten zijn.

De onderhavige uitvinding heeft daarom het doel de met de stand van de techniek verbonden nadelen op een eenvoudige wijze te vermijden, en gelijktijdig een stelsel te ver-15 schaffen met verbeterde gebruiksmogelijkheden.

Het fokken van schapen en vee kent, in het bijzonder in afgelegen gebieden, een toenemend probleem, omdat dieren uit de kudde verdwijnen, hetzij als gevolg van ongelukken, bijvoorbeeld door het vallen van een rots, of als gevolg 20 van overlijden, vergiftiging, vreemde voorwerpen of omdat dieren zich om een andere reden van de kudde af bewegen. Het probleem is in het bijzonder bij het fokken van schapen | groot, maar eveneens bij het fokken van vee, dat zich gedu- j rende een groot deel van het jaar in afgelegen gebieden be- j 25 vindt. Verder kan de uitvinding worden gebruikt in verbinding | ! met bijvoorbeeld vaartuigen op zee voor navigatie- of nood-signaaldoeleinden.

Verder wordt echter benadrukt, dat de uitvinding op geen enkele wijze beperkt is tot het lokaliseren en identifi-30 eeren van schapen, noch slechts het gebruik in verbinding met vaartuigen, omdat deze twee gebruiken slechts als voorbeelden zijn gegeven met het doel op een eenvoudige wijze de werking • · 1 van de werkwijze en van de transponder volgens de onderhavige uitvinding te beschrijven. De kenmerkende eigenschappen van 35 de werkwijze en van de transponder volgens de onderhavige uitvinding zullen blijken uit de bijbehorende conclusies en uit de hierna volgende beschrijving met betrekking tot de bijgaande tekeningen, die de onderhavige uitvinding door 8420234 - 5 - niet-beperkende voorbeelden illustreren.

Fig. 1 geeft als een voorbeeld een ondervragend station weer voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding; en 5 fig. 2 geeft een modificatie daarvan weer.

Fig. 3 geeft een eerste uitvoeringsvorm van een transponder voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding weer, en fig. 4 geeft een lichte modificatie daarvan weer.

10 Fig. 5 geeft in schematische vorm de signaalsoort weer van de signalen, die het ondervragende station (fig.

5a), resp. de transponder (fig. 5b) verlaten.

Fig. 6 geeft als een voorbeeld het gebruik weer van de uitvinding in verbinding met het zoeken van schapen.

15 Fig. 7 geeft als een verder voorbeeld het gebruik van de uitvinding weer in verbinding met bijvoorbeeld kleine vaartuigen.

De onderhavige uitvinding is gebaseerd op het fundamentele concept, dat binnen een systeem alle in het systeem 20 opgenomen transponders op dezelfde frequentie kunnen werken, omdat slechts één transponder op een tijdstip een gecodeerde of versleutelde oproep van een ondervragend station beantwoordt. Dit betekent in de praktijk dat de toekenning van een frequentie aan een systeem van deze soort aanzienlijk vereen-25 voudigd wordt, waarbij tegelijkertijd de “vervuiling" van het over de gehele wereld gebruikte frequentiespectrum klein is. Tegelijkertijd worden storingsproblemen tot in grote mate vermeden. I

Binnen de stand van de techniek is in het bijzonder 30 het energiegebruik een groot probleem geworden, zelfs met elektronische apparatuur. Dit is een gevolg van het feit, dat de transponders geconstrueerd zijn om continu naar de signalen van een oproep- of ondervragend station te luisteren. De onderhavige uitvinding is aldus gebaseerd op het feit, dat de 35 transponders gebruik maken van intermitterend luisteren en slechts antwoord terugzenden naar het ondervragende station na een geselecteerde/individuele oproep. Dit zal het gebruik van tamelijk kleine accu's mogelijk maken, hetgeen op zijn 8420234 - 6 - beurt zowel het gewicht als het volume van de transponders tot een minimum zal reduceren. Bij bepaalde uitvoeringsvormen van de transponder kan met voordeel gebruik worden gemaakt van zonne-energetische energievoorziening.

5 Als een niet-limitatief voorbeeld is volgens de uitvinding voorgesteld, dat de transponder een verhouding heeft tussen de actieve/niet-actieve toestand van 1/1000, dat wil zeggen, dat de transponder slechts gedurende 1 milliseconde per seconde luistert. Een belangrijk kenmerk van de 10 uitvinding is aldus, dat het geheel overbodig is op continue wijze te luisteren. Bij het detecteren van de juiste frequentie van het vragende station, wordt gedurende een periode van ongeveer 100 milliseconden continu geluisterd naar het door het ondervragende station uitgezonden vragende signaal om een 15 vrijgavecode te vinden, die activering van het zenddeel van de transponder zal veroorzaken. Een lange code zal een maximale veiligheid verschaffen en kan bijvoorbeeld 32 bits bevatten. Dit is van bijzonder belang wanneer het stelsel gebruikt wordt voor het om de beurt oproepen van een groot 20 aantal transponders.

Een verder veiligheidsaspect van het onderhavige stelsel ligt in het feit, dat de transponder alleen antwoordt op een gecodeerde/versleutelde oproep, die voor die transponder bedoeld is.

25 De responsietijd Ats, die wordt gedetecteerd op het vragende station zal een directe functie zijn van tweemaal de kortste afstand tussen het ondervragende station en de antwoordende transponder, dat wil zeggen, ongeveer 0,6 ns/meter of 600 ns/kilometer. Voor praktische toepassingen, waar een 30 onderlinge afstand van ongeveer 5 kilometer bestaat, zal het antwoord aan de transponderzijde plaatsvinden na ongeveer 1,5 microseconden en de bij het ondervragende station gedetecteerde responsietijd zal daardoor ongeveer 0,3 με zijn, hetgeen een afstand van 10/2 = 5 kilometers aangeeft. Tot de 35 responsietijd Ats behoort ook een constante tijdsduur

Attransp./die de inherent in de transponder aanwezige tijd-vertraging weergeeft, voordat deze reageert. Als gevolg van filtering bij het ondervragende station, kan deze tijdvertra-ging aanzienlijk groter zijn in het gebied van microsecon- 8420234 - 7 - den. De meetnauwkeurigheid hangt af van de signaal-ruis-ver-houding en van de meetnauwkeurigheid van de tijdvertraging. Met moderne micro-elektronica is het mogelijk schakelingen te verkrijgen, die zonder moeilijkheid met nanoseconden werken, 5 hetgeen de meetnauwkeurigheid tenminste theoretisch in het gebied van 1-3 meter doet zijn.

Een verder hoofdkenmerk van het onderhavige stelsel is, dat de transponder zijn antwoordsignalen terug overbrengt met een draaggolffrequentie, die een veelvoud n is van de 10 door het ondervragende station uitgezonden frequentie, waarbij n een getal is, dat groter is dan 0. Op deze wijze vermijdt de transponder enig gebruik van een oscillator, dat het systeem automatisch veilig maakt en onbedoelde overdracht van signalen van de transponder vermijdt. Verder wordt op deze 15 wijze een aanzienlijke frequentiestabiliteit bereikt, omdat de draaggolffrequentie van de transponder altijd een voorafbepaald veelvoud zal zijn van de draaggolffrequentie van het ondervragende station.

Omdat het systeem verondersteld wordt gebruikt te 20 worden met een relatief groot aantal transponders, waarbij het aantal ondervragingsstations gewoonlijk aanzienlijk kleiner zal zijn, meestal 1 of 2, zal het duidelijk zijn, dat het economischer voor het stelsel zal zijn de apparatuur voor de frequentiestabiliteit in het ondervragende station zelf te 25 verschaffen.

Een verder voordeel van het de transponder gebruik laten maken van een veelvoud van de frequentie van de zender van het ondervragende station is, dat hetzelfde soort antenne of lichte modificaties daarvan kunnen worden gebruikt.

30 In fig. 1 is als een voorbeeld een ondervragend station afgebeeld voor gebruik met het onderhavige stelsel. Het zal echter duidelijk begrepen worden, dat vele afzonderlijke aanpassingen van het ondervragende station mogelijk zijn zonder af te wijken van het concept en het bereik van de 35 uitvinding. Als zodanig is fig. 2 een lichte modificatie van het ondervragende station volgens fig. 1.

In fig. 1 omvat het ondervragende station een gecombineerde zend- en ontvangantenne 1 en een diplexer 2 om het zenddeel en het ontvangdeel van elkaar te scheiden. Het 8420234 - 8 - ondervragende station is voorzien van een zender 3, een co-deerorgaan 6, een ontvanger 4 en een weergeeforgaan 7. Het weergeeforgaan 7 kan elke geschikte configuratie omvatten, maar zal in een voorkeursuitvoeringsvorm bijvoorbeeld aange-5 ven welke transponder ondervraagd wordt, of de transponder antwoordt en de afstand tussen het ondervragende station en de transponder, gebaseerd op de gemeten responsietijd. Verder kan het weergeeforgaan een toestandcode van de transponder weergeven.

10 De zender, het codeerorgaan, de ontvanger en het weergeeforgaan worden bij voorkeur geregeld door een centraal regelorgaan 5, dat een klok omvat. Een geschikte draaggolf-frequentie voor het zenddeel van het ondervragende stelsel zou binnen de UHF-band kunnen liggen. Er wordt echter een 15 nauwe bandbreedte, bijv. 15 kHz, benodigd, hetgeen impliceert, dat de zender geen grotere frequentie-afwijking kan hebben dan 15 x 10“6. pit vormt echter geen aanzienlijk probleem, omdat de energievoorziening, de technische apparatuur en het gewicht en volume van de ondervragende stations aan-20 zienlijk complexer en groter kan zijn, dan dat wat technisch, praktisch en economisch mogelijk is in verbinding met transponders. Het zal duidelijk zijn, dat de ontvanger 4 en het j

weergeeforgaan 7 decodeermiddelen kunnen omvatten voor het I

decoderen van het van de transponder ontvangen informatie tot 25 in weer te geven vorm.

In fig. 2, dat een modificatie van fig. 1 weergeeft, omvat het zenddeel van het ondervragende station een coderingsorgaan 27 en een decoderingsorgaan 29, die een leesbaar ingangssignaal aan het weergeeforgaan 7 verschaffen. Om 30 een stelsel te verschaffen, dat minder kwetsbaar is voor storing, kan het ondervragende station voorzien zijn van breed-spectrummodulatie, en voor dat doel is een breedspectrummodu-lator 28 verschaft. Verder is een breedspectrumdemodulator 29 aan de ontvangstzijde van het ondervragende station aange-35 bracht. Op commando kunnen codes van het regelorgaan 5, de codering door het orgaan 27 en de zendfrequentie van het station naar keuze worden geregeld.

In fig. 3 is een eerste uitvoeringsvorm van de voor 8420234 | - 9 - gebruik in verbinding met het onderhavige stelsel bedoelde transponder getoond. De transponders omvatten een antenne-orgaan 8, dat kan worden gevormd door een op de frequentie fo en de responsiefrequentie n x f0 van de transponder afgestem-5 de antenne of twee of meer antennes, waarbij n een willekeurig getal is, dat groter is dan 0. Het antenne-orgaan wordt gevolgd door een eerste, afgestemd versterkingsorgaan 9, dat tot in een inactieve of actieve toestand kan worden gebracht door middel van een microprocessor 11. De eerste versterker 9 10 kan mogelijk zijn gemaakt van verscheidene afzonderlijke versterkers, die, bijvoorbeeld in cascade, met elkaar zijn verbonden. De eerste versterker 9 wordt gevolgd door een sig-naalpoort 10, die regelbaar is door middel van de microprocessor 11, en die communiceert met de microprocessor 11 zoals 15 later zal worden verklaard. De signaalpoort wordt door een frequentievermenigvuldiger 12 gevolgd, die, indien gewenst, verscheidene frequentievermenigvuldigende trappen omvatten voor frequentievermenigvuldiging tot een veelvoud van de draaggolffrequentie fo van het ondervragende station. Op de 20 uitgangsaansluiting van de frequentieversterker 12 zal daardoor een signaal verschijnen met een draaggolffrequentie n x fg, waarbij n groter dan 0 is. Het uitgangssignaal van de vermenigvuldiger 12 wordt naar een tweede afgestemde versterker 13 geleid, die wordt geregeld door de microprocessor 11. 25 De tweede versterker 13 kan, evenals de eerste versterker 9, gevormd worden door verscheidene trappen, die onderling, bijvoorbeeld in cascade, zijn verbonden. Zoals uit fig. 3 blijkt, wordt de versterker 13 gevolgd door het antenne-orgaan 8, waardoor de versterker 13 de zendereindtrap van de 30 transponder vormt.

Het antenne-orgaan 8 kan gevormd zijn uit een gecombineerde ontvangst- en zendeenheid of door afzonderlijke antennes voor de zendfrequentie fo en voor de antwoordfre-quentie n x fg.

35 De microprocessor 11 zal een klok omvatten, die de versterker 9 intermitterend doet werken, dat wil zeggen met een verhouding tussen de actieve/inactieve toestand, die gelijk is aan 1/1000, tijdens de luisterende toestand van de 8420234 - 10 - transponder, en die verder een detector omvat, die bij detectie van draaggolfsignaal 17 met frequentie fo van het ondervragende station, zie fig. 5a, de eerste versterker 9 continu doet werken voor het detecteren van een mogelijke juiste 5 vrijgavecode 15 voor de transponder, waarbij de code via de signaalpoort 10 naar de detector 11 in de microprocessor wordt geleid. Bij detectie van een dergelijke vrijgavecode, wordt het einde 16 van het ontvangen vragende signaal van frequentie fo via de signaalpoort 10, via de frequentie-10 vermenigvuldiger 12, de tweede versterker 13, die nu werkt door middel van de microprocessor 11 naar het antenne-orgaan 8 geleid als een ontvangstsignaal 17 van de transponder. Het ondervragende station zal nu een indicatie verkrijgen, dat de transponder antwoordt, en zendt een activeringssignaal 18 15 uit, van de soort met een continue golf en met een beperkte tijdsduur, zie fig. 5a. Bij ontvangst van dit signaal, zal de transponder dit via de versterker 9 via de signaalpoort 10 naar de microprocessor 11 leiden en terug naar de signaalpoort 10, dan verder naar de frequentievermenigvuldiger 12, 20 de versterker 13 en naar de antenne 8 leiden, waarbij een deel van het ontvangen signaal 18 gemoduleerd is met een in-formatiecode 10, die kenmerkend is voor de betreffende transponder. Aldus wordt een samengesteld signaal 19, 20, 21 door de transponder uitgezonden, waarbij het antwoordsignaal een 25 tijdsduur heeft, die gelijk is aan het activeringssignaal 18 van het ondervragende station. Het door de transponder uitgezonden signaal, met een draaggolffrequentie n x fo zal in een voorkeursuitvoeringsvorm bestaan uit een eerste deel 19 van de soort met een continue golf, gevolgd door een codegemodu-30 leerd deel 20 en mogelijkerwijs worden gevolgd door een einddeel 21 van de soort met een continue golf. Het laatste deel 21 kan echter worden opgenomen in het deel 20, in het geval de informatiecode moet worden verlengd.

De tussen het uitzenden van het activeringssignaal 35 van het ondervragende station tot het verschijnen van het antwoordsignaal 19 - 21 van de transponder op het ondervragende station verstrijkende tijdsduur wordt aangegeven als de tijdsduur Ats. Deze antwoordtijd is een functie van tweemaal 8420234 - 11 - de afstand tussen het ondervragende station en de transpon-der, plus de inherente reactietijd van de transponder en van het ondervragende station. Op deze wijze wordt een nauwkeurige meting verkregen van de afstand tussen het ondervragende 5 station en de transponder, welke afstand wordt weergegeven op het weergeeforgaan 7.

De informatiecode 20 in het antwoordsignaal van de transponder kan worden verschaft door één of verscheidene externe informatie-opwekkende middelen 25, die naar keuze met 10 de microprocessor 11 zijn verbonden. In verbinding met het zoeken naar schapen, kan de informatiegenerator 25 bijvoorbeeld een bewegingsindicator zijn, om aan te geven of het schaap beweegt of niet, of bijvoorbeeld een inrichting, die in staat is de hartslag van het dier te meten. Het zal snel 15 duidelijk zijn, dat deze informatiegenerator elke configuratie kan hebben die geschikt is voor de op te lossen taak. Als de informatiegenerator 25 ondanks verscheidene ondervragingen geen bewegingen aangeeft, zal dit wellicht aanleiding zijn om het schaap te zoeken om te zien of het nog leeft.

20 In een verdere ontwikkeling zal men voor kunnen stellen, dat de microprocessor in staat is een extern functioneel orgaan 26 te regelen, dat in staat is een bijzondere functie uit te voeren, bijvoorbeeld als een resultaat van het activeringssignaal 18 van het ondervragende station of van 25 een bijzonder gecodeerd activeringssignaal. In dit opzicht kan worden verwezen naar fig. 2, dat het coderingsorgaan 27 weergeeft, waarin dergelijke omstandigheden nuttig kunnen zijn om de algehele veiligheidsfactor van het systeem te verbeteren. In deze verbinding wordt eveneens verwezen naar 30 fig. 4, waar de functionele blokken 31, 32 coderings- resp. decoderingsorganen aangeven. Verder zouden, om in staat te zijn signalen te analyseren van de breedspectrumsoort, middelen 32 moeten worden verschaft tussen de signaalpoort 10 en de microprocessor 11 om analyse van de van het ondervragende 35 station verkregen signalen mogelijk te maken.

Het gebruik van het onderhavige stelsel zal verder worden beschreven met betrekking tot fig. 6. In fig. 6 is een kudde schapen m aanwezig in het te onderzoeken gebied. Het is 8420234 - 12 - in het onderhavige voorbeeld mogelijk een draagbaar, ondervragend, met 22 aangegeven station te hebben, dat van één, met 22 aangegeven plaats naar een tweede, met 22 aangegeven plaats wordt gedragen. Het is echter mogelijk om stationaire 5 ondervragende met 33, resp. 34 in fig. 6 aangegeven stations te gebruiken, die geplaatst zijn op de desbetreffende plaatsen 22A, 22β. Om het uitleggen van het gebruik te vereenvoudigen, zal de volgende beschrijving betrekking hebben op het gebruik van een draagbaar, ondervragend station 22. Vanuit 10 het ondervragende station 22 op de eerste, met 22A aangegeven plaats, worden ondervragende signalen uitgezonden, in eerste instantie naar de transponder 23i, en een ontvangstsignaal dat in zijn geheel met Sai wordt aangegeven, wordt terug door de transponder uitgezonden. Daarna wordt het activeringssig-15 naai overgebracht van het ondervragende station bij 22A en een antwoordsignaal, in zijn geheel aangegeven door Sai» wordt teruggestuurd naar het ondervragende station van de ' transponder na een bepaalde tijdsduur, die overeenkomt met de j afstand tussen het ondervragende station bij 22^ en de trans- j 20 ponder 23^. In die gevallen, waar de topografische toestanden zodanig zijn, dat er een berg 24 of iets dergelijks is, kun- ! nen zich zodanige toestanden voordoen, dat de door de transponder uitgezonden signalen eveneens gereflecteerd worden door de berg 24 en bij het ondervragende station aankomen als 25 de gereflecteerde signalen SAl-refl.· Deze signalen zullen echter in de tijd gezien na het signaal Sai aankomen, en het ondervragende station bij 22^ zal daardoor het signaal SAi-refl.negeren. Dit is een gevolg van het feit, dat het altijd het signaal dat het eerste bij het ondervragende sta-30 tion zal zijn, dat hetgene is, dat de kortste afstand aangeeft naar de transponder. Nadat de meting is uitgevoerd en de eerste afstand naar de transponder daardoor bepaald is, wordt het ondervragende station 22, dat in het beschreven voorbeeld draagbaar is, bewogen naar een nieuwe, met 22g 35 aangegeven plaats. Zoals in het geval van plaats 22A» worden overeenkomstige signaaluitwisselingen met de transponder 23± uitgevoerd, waarna de tweede afstand naar de transponder bekend zal worden· Omdat de twee plaatsen 22 en 22 in het

8420234 A E

- 13 - zoekgebied bekend zijn, kunnen deze op een kaart zijn aangegeven , en er kunnen twee cirkels met een straal, die gelijk is aan de respectievelijke gemeten afstanden worden aangegeven, waardoor een nauwkeurige positie van de transponder 23\ 5 en daardoor van het desbetreffende schaap kan worden bepaald. Als de antennes van het ondervragende station 22 gericht zijn, dat wil zeggen, met een stralingsdiagram dat kleiner is dan 180°, zal het voldoende zijn twee van dergelijke metingen uit te voeren voor elke transponder om de af-10 stand tot elk van de schapen in de kudde te identificeren en te lokaliseren. De meting met betrekking tot het schaap met de transponder 232 wordt op dezelfde wijze uitgevoerd, zoals is beschreven met de transponder 23χ, omdat de signalen tus- j sen de transponder en het ondervragende station in het alge-15 meen zijn aangegeven door SA2 en SB2* Het zal eveneens gemakkelijk worden begrepen, dat metingen met betrekking tot de transponders 233, 234, 23s, 23g ... 23m op een soortgelijke wijze kunnen worden uitgevoerd. Het zal eveneens snel worden begrepen, dat als de plaats in het gebied van de transponders 20 23]. en 232 vast zouden zijn, de positie van het ondervragende station op zowel de lokatie 22A als 22B op een eenvoudige wijze zou kunnen worden bepaald door middel van kruispuntbe-paling. Weer wordt erop gewezen, dat het mogelijk is de twee stationaire ondervragende stations 33, 34 toe te passen in 25 plaats van een draagbaar station 22, dat van de plaats 22A (dezelfde als voor 33) naar de plaats 22B (dezelfde als voor station 34) wordt gedragen.

Fig. 7 geeft als een voorbeeld het gebruik van de onderhavige uitvinding weer in verbinding met navigatiedoel-30 einden, waarbij het werkprincipe van de transducers precies gelijk is zoals boven is beschreven. In tegenstelling tot het voorbeeld in fig. 6, worden de transducenten op een vaste plaats gehouden en het ondervragende station is ofwel hoofdzakelijk stationair gedurende de meting ofwel beweegbaar tus-35 sen plaatsen. In het getoonde voorbeeld wordt een vaartuig 40, bijvoorbeeld een zeilboot verondersteld uitgerust te zijn met een ondervragend station 39. Het vaartuig 40 bevindt zich op zee 35, en wel enige mijlen uit een kustlijn 36. In de 8420234 - 14 - door het vaartuig 40 te bevaren wateren kunnen zich obstakels 37, bijvoorbeeld een rif, bevinden, waarop een transponder 38g is geplaatst. Verder zijn langs de kustlijn 36 op ge- j schikte intervallen transducenten 38χ, 382, 383, 384, 385, 5 38m aangebracht. Uit de zeekaart zullen de nauwkeurige loka-ties van de transducenten bekend zijn.

Door het ondervragende station 39 aan boord van het vaartuig 40 worden ondervragende en vrijgevende signalen uitgezonden, zoals beschreven is in verbinding met fig. 5. Een 10 soortgelijke signaaluitwisseling, zoals is beschreven in verbinding met fig. 6, zal dan plaatsvinden in het onderhavige voorbeeld, tussen het ondervragende station 39 en de trans- ponder 382* evenals tussen het station 39 en de transponder 383. Op basis van de gemeten afstanden tussen het station 39 15 en de respectievelijke transducenten, kunnen twee curven 41, resp. 42 getekend worden op de zeekaart, en het snijpunt tussen de twee curven, zal de nauwkeurige plaats van het vaartuig zeker aangeven. Onderhavige uitvinding verschaft daardoor eveneens een nuttig navigatiesysteem, dat eenvoudig 20 werkt en betrouwbaar is. In het bijzonder kan het gebruik van de uitvinding zoals beschreven als een voorbeeld in verbinding met fig. 7 nuttig zijn voor zeilboten, een vissersvloot en in het bijzonder in gebieden, die een lokaal navigatiesysteem behoeven en eveneens voor gebieden die regelmatig veel 25 mist hebben. Op deze wijze kunnen meer kostbare navigatiehulpmiddelen worden vermeden.

Het zou eveneens zonder meer duidelijk zijn, dat het aan boord van het vaartuig 40 hebben van een transponder en het aanwezig zijn van ondervragende stations langs de kust 30 zal helpen voor het identificeren en lokaliseren van vaartuigen, die zich langs de kustlijn voortbewegen.

Het onderhavige stelsel vertoont aanzienlijke voordelen ten opzichte van de stelsels volgens de stand van de techniek, waarbij de stelsels volgens de stand van de tech-35 niek gebaseerd zijn op een gerichte antenne, die gericht wordt naar een lokatie met de hoogste signaalsterkte. Daarna wordt de luisterinrichting bewogen naar een nieuwe plaats, waar een verdere peiling wordt gedaan naar de lokatie, die 8420234 9 > - 15 - eveneens de grootste signaalsterkte heeft. In dit geval kunnen reflecties echter aanzienlijke en zelfs fatale fouten veroorzaken in de meting, samengaand met het feit, dat het tamelijk moeilijk kan zijn om nauwkeurig te bepalen in welke 5 richting zich de grootste signaalsterkte voordoet. Volgens het onderhavige stelsel wordt daarentegen de afstand naar de signaalbron (de transponder) gemeten, van ten minste twee plaatsen, waardoor een geheel nauwkeurige coördinatenbepaling kan worden gemaakt, zoals beschreven is in verbinding met fi-10 guren 6 en 7.

Onderhavige transponder kan op elke geschikte wijze worden gemaakt, bijv. in de vorm van geïntegreerde schakelingen, en de afmeting en produktiekosten kunnen aldus tot een minimum worden beperkt. Het is belangrijk op te merken, dat 15 zich geen frequentiereferentie bij de transponder bevindt, bijv. een lokale oscillator, met uitzondering van een noödza-kelijk banddoorlaatfilter, dat eveneens bijdraagt aan de beperkte algehele kosten van de transponder. Het feit, dat de transponder geen lokale oscillator bezit, vermijdt geheel dat j 20 de transponder in staat is automatisch en onbedoeld uit te j zenden, hetgeen vaak het geval is met de goedbekende noodba- j kens. Verder is het een feit, dat met de noodbakens volgens de stand van de techniek het niet mogelijk is de afstand daartoe te bepalen, zoals het geval is met de onderhavige 25 uitvinding. De peiling van noodbakens is gebaseerd op een signaal piek-amplitudemeting, met de inherente onnauwkeurigheden .

Wanneer het ondervragende station gebruik maakt van een bijzondere gerichte, of fasegevoelige antenne, bijvoor-30 beeld met een openingshoek van 90°, zal het voor sommige toepassingen, bijvoorbeeld om te bepalen of de kudde schapen zich in een bepaald beperkt gebied bevindt, slechts noodzakelijk zijn een enkele afstandsmeting uit te voeren. Op deze wijze is het mogelijk te bepalen of alle of slechts enige van 35 de schapen zich binnen een voorafbepaald cirkelsegment bevinden .

Het moet worden benadrukt, dat de frequentieverme-nigvuldigingsfactor in de transponder niet noodzakelijkerwijs - 8420234 * - 16 - een geheel getal hoeft te zijn maar eveneens goed een gebroken getal zou kunnen zijn. Alhoewel de uitvinding alleen beschreven is in verbinding met het gebruik van één of twee ondervragende stations is het duidelijk, dat een aantal onder-5 vragende stations kan worden gebruikt zonder van de omvang en het concept van de uitvinding af te wijken. Er wordt opgemerkt, dat door de onderhavige uitvinding de tamelijk subjectieve peilevaluatie, zoals bekend is in verbinding met de signaalpiekamplitudebepaling, geheel vermeden wordt, omdat de 10 gebruiker van het ondervragende station, in staat is direkt op een weergeeforgaan de afstand tot de transponder af te lezen.

Het antwoordsignaal 19 - 21 kan eveneens de huidige toestand van de transponder en van zijn bijbehorende appara-15 tuur omvatten, zoals de toestand van de externe apparatuur 25, zoals is aangegeven in fig. 3. Verder kan het ontvangst-signaal 17 een toestandscode omvatten (zie fig. 3). Verder kan het ontvangstsignaal 17 een toestandscode omvatten, zie fig. 5b. om de mogelijkheid van storing en van eenvoudige 20 herleiding van de uitgewisselde code te beperken, kunnen co-deermiddelen worden verschaft, zowel bij het ondervragende station en bij de transponder met overeenkomstige decode-ringsorganen. Verder is indien noodzakelijk eveneens breed-spectrumraodulatie beschikbaar, waarbij het coderen, evenals 25 de breedspectrummodulatie regelbaar zijn via een commandocode van het ondervragende station of van de transponders.

Een verder belangrijk kenmerk van de onderhavige uitvinding is dat het het mogelijk maakt geen signaaltransmissie of -uitwisseling te hebben, voordat contact met de be-30 paalde transducent gewenst wordt. Aldus heerst er absolute stilte voor enige actie. Verder zal alleen de opgeroepen transducent antwoorden.

Alhoewel de onderhavige uitvinding in eerste instantie beschreven is in verbinding met lucht als een over-35 drachtsmedium, zal het door een vakman snel worden begrepen, dat een onderhavige uitvinding ook toepasbaar is voor gebruik onder water, door het gebruik van water als een overdrachtsmedium en door het gebruik van ultrasone golven.

8420234

Claims (26)

1. Werkwijze voor het meten van afstand tot en voor identificatie van levende schepsels, bijvoorbeeld schapen en/of objecten/voorwerpen, waarbij een in tijd beperkt vragend signaal door ten minste één ondervragend station naar 5 een transponder wordt overgebracht, waarbij het vragend signaal een vrijgevende code voor de transponder omvat, waarbij de transponder bij het detecteren van de draaggolffrequentie van het vragende signaal en van de vrijgevende code een ont-vangstsignaal terugzendt, waarvan de tijdsduur gelijk is aan 10 het laatste deel van het vragende signaal, en waarbij door middel van frequentievermenigvuldiging een tweede draaggolf-signaal wordt gegeven, dat een veelvoud is van de draaggolf- ; frequentie van het vragende signaal (eerste draaggolffrequen- ; tie) met het kenmerk, dat het ontvangstsignaal (17) het on- i 15 dervragende station (1-7; 1-5, 7, 27-29) activeert tot i het overbrengen van een in tijd beperkt activeringssignaal (18) met de eerste draaggolffrequentie, en dat de transponder (18 - 13) bij ontvangst van het activeringssignaal (18) een antwoordsignaal (19 - 21) uitzendt, met een frequentie, die 20 gelijk is aan de tweede draaggolffrequentie, welk antwoordsignaal een tijdsduur heeft, die gelijk is aan die van het activeringssignaal, waarbij het antwoordsignaal in staat is een informatie/toestand-code (20) te bevatten, en dat de tijdsduur tussen de overdracht van het activeringssignaal 25 (18) en de ontvangst van het antwoordsignaal (19 - 21) wordt gemeten en wordt gebruikt voor het berekenen van de afstand tussen het ondervragende station en de transponder.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het ontvangstsignaal (17) en het activeringssignaal (18) 30 van de continue golf-soort (CW) zijn.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het ontvangstsignaal (17) toestandinformatie bevat, en dat het activeringssignaal van de continue golf-soort (CW) is.

4. Werkwijze volgens conclusie 1 en 2, of 1 en 3, met het kenmerk, dat het vragend signaal (14 - 16) en het 8420234 « * - 18 - antwoordsignaal (19 - 21) gedurende een deel van hun respectievelijke tijdsduur (14, 16; 19, 21) van de continue golf-soort zijn, waarbij de vrijgevende code (15) en de informatie/ toestand-code (20) door pulsmodulatie van de respectieve-5 lijke draaggolffrequenties verschijnen.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het vragende signaal (14 - 16) van de eerste draaggolf-frequentie samengesteld is uit een continue golf (14 - 16), met een daarin opgenomen vrijgevende code (15).

6. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het antwoordsignaal (19 - 21) van de tweede draaggolffrequentie (n x fo) samengesteld is uit een continue golf (19), die wordt gevolgd door de informatie/toestand-code (20), waarbij het laatste deel van het antwoordsignaal ofwel een 15 uitgebreide informatie/toestand-code omvat, ofwel een conti- nue golf (21) is.

7. Werkwijze volgens één van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de transponder (8 - 13) voorafgaand aan de ontvangst van het vragende signaal (14 - 16) in- 20 termitterend luistert, dat wil zeggen, met een verhouding tussen de actieve/inactieve toestand van 1/1000.

8. Werkwijze volgens één van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de transponder (8 - 13) bij ontvangst van de juiste frequentie van het vragende signaal 25 continu luistert gedurende een tijdsduur, die gerelateerd is aan de tijdsduur van het vragende signaal om een mogelijke correcte vrijgevende code (15) in het vragende signaal te detecteren.

9. Werkwijze volgens één van de voorafgaande con-30 clusies, met het kenmerk, dat de transponder delen van of het complete signaal, dat vanaf het ondervragende station wordt overgebracht, gebruikt om een draaggolf-uitgangssignaal (17; 19 - 21) op te wekken, waarvan de frequentie wordt bepaald door frequentievermenigvuldiging van de draaggolffrequentie 35 van het vragende station.

10. Werkwijze volgens één van de voorafgaande conclusies, waarbij de positie van het levende schepsel en/of de objecten/voorwerpen moet worden bepaald, met het kenmerk, dat 8420234 * - 19 - het vragende station (1-7) herhaaldelijk identificatie en afstandsraetingen uitvoert vanuit verschillende posities ten opzichte van de transponder, en dat de positie van de transponder wordt bepaald door de bepaling van het snijpunt van de 5 gemeten afstanden.

11. Werkwijze volgens één van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de draaggolffrequenties over een breed spectrum zijn gemoduleerd.

12. Werkwijze volgens één van de voorafgaande con-10 clusies, met het kenmerk, dat de gecodeerde signalen van de versleutelde soort zijn.

13. Werkwijze volgens één van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat het overdrachtsmedium lucht is en dat de werkfrequenties binnen de UHF-frequentieband lig- 15 gen.

14. Werkwijze volgens één van de conclusies 1-10, met het kenmerk, dat het overdrachtsmedium water is, en dat de werking gebaseerd is op ultrasone golfvoortplanting.

15. Transponder voor het meten van een afstand tot 20 en voor identificatie van levende schepsels, bijvoorbeeld schapen en/of objecten en bedoeld voor communicatie met ten minste één ondervragend station (1 - 7), met het kenmerk, dat de transponder omvat s a) een ontvangst- en zendantenne-orgaan (8), 25 b) met het antenne-orgaan (8) verbonden eerste, re gelbare signaalversterkermiddelen (9), c) een met de uitgangsaansluiting van de eerste signaalversterkende middelen (9) verbonden, regelbare sig-naalpoort (10) met een in twee richtingen te gebruiken ver-30 binding met een detectie- en regelorgaan (11), bijvoorbeeld een microprocessor, en die eveneens verbonden is met een fre-quentievermenigvuldiger (13), waarbij de vermenigvuldiger de draaggolffrequentie van het ondervragende station met een veelvoud van die frequentie vermenigvuldigt, 35 d) met de uitgangsaansluiting van de frequentiever- menigvuldiger verbonden tweede, regelbare versterkermiddelen (13) voor versterking van het uitgangssignaal van de transponder, waarbij de uitgangsaansluiting van de tweede regelba 8420234 Λ ’ - 20 - re versterkermiddelen (13) verbonden zijn met het antenne-or-gaan (8).

16. Transponder volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat de versterkermiddelen (9 - 13) geregeld worden door 5 het detectie- en regelorgaan (11),

17. Transponder volgens conclusie 15 of 16, met het kenmerk, dat het detectie- en regelorgaan (11) een klok omvat, die de eerste versterkermiddelen (9) intermitterend in werking doet treden, bijvoorbeeld met een verhouding tussen 10 de actieve/inactieve toestand van 1/1000, tijdens de luisterende toestand van de transponder, en omvattende een detector, die bij detectie van de draaggolf (14) van het ondervragende station met een eerste draaggolf frequentie (fo) de eerste versterkermiddelen (9) continu in werking doet zijn voor 15 het detecteren van een mogelijke juiste vrijgevende code (15), waarbij het laatste deel (16) van het ontvangen vragende signaal (14 - 16) bij detectie van een dergelijke vrijgevende code via de signaalpoort (10), de frequentievermenig-vuldiger (12) en de tweede versterkermiddelen (13) naar het 20 antenne-orgaan wordt geleid.

18. Transponder volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat het detectie- en regelorgaan (11) na ontvangst van een activeringssignaal (18) in de transponder dit signaal via de signaalpoort en verder naar de frequentievermenigvuldiger 25 (12) regelen en daarvandaan via de tweede versterkermiddelen (13) naar het antenne-orgaan (8) als een antwoordsignaal met de tweede draaggolffrequentie (n x fo)·

19. Transponder volgens één van de conclusies 15 -18, met het kenmerk, dat het detectie- en regelorgaan (11) 30 van ten minste één externe, verbindbare informatiegenerator (25) is voorzien.

20. Transponder zoals aangegeven in één of meer van de conclusies 15 - 19, met het kenmerk, dat het detectie- en regelorgaan (11) met een extern functioneel orgaan (26) is 35 verbonden, dat kan worden geactiveerd door het regelorgaan (11).

21. Transponder volgens één van de conclusies 15 -20, met het kenmerk, dat het detectordeel van het detectie- 8420234 * - 21 - en regelorgaan (11) een geheugen omvat voor de vrijgevende code (15), die kenmerkend is voor die transponder.

22. Transponder volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat het functionele orgaan (26) geactiveerd kan worden 5 door een gecodeerd activeringssignaal (18) van het ondervragende station.

23. Transponder volgens één van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat het antenne-orgaan uit een gecombineerde ontvangst- en zendantenne bestaat of uit ten 10 minste één op de ontvangstfrequentie afgestemde antenne en uit ten minste één op de antwoordfrequentie van de transponder afgestemde antenne.

24. Transponder volgens één van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de eerste en tweede draag- 15 golffrequenties binnen de UHF-band liggen.

25. Transponder volgens één van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de transponder door middel van breedspectrummodulatie werkt.

26. Transponder volgens één van de conclusies 15 -20 23, met het kenmerk, dat het ontvangst- en antenne-orgaan (8) een ultrasone transducent is. * * * 8420234