WO2011047899A1 - Method and device for detecting the relative position of radio location stations - Google Patents

Method and device for detecting the relative position of radio location stations Download PDF

Info

Publication number
WO2011047899A1
WO2011047899A1 PCT/EP2010/062016 EP2010062016W WO2011047899A1 WO 2011047899 A1 WO2011047899 A1 WO 2011047899A1 EP 2010062016 W EP2010062016 W EP 2010062016W WO 2011047899 A1 WO2011047899 A1 WO 2011047899A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
station
antennas
stations
signals
relative position
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/062016
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Roland Gierlich
Jörg HÜTTNER
Andreas Ziroff
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2011047899A1 publication Critical patent/WO2011047899A1/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0284—Relative positioning
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0247—Determining attitude

Definitions

  • the invention relates to radio local positioning systems with the Po ⁇ sitionsbetician one or more mobile radio modules. Arrangements of at least two stations are considered, wherein their mutual relative position is to be detected.
  • Radio wave methods are characterized by their robustness, accuracy and insensitivity to interference and environmental influences.
  • Previous solutions in the direction of local radiolocation stations or local radiolocation systems usually measure signal transit times. These may be time-of-flight measurements known as RTOF - round-trip-time of flight. Other In ⁇ games are signal propagation time differences, such as TDOA - time differ- ence of arrival and signal strength, RSS - received signal strength or signal incident angle, AOA - angel of arrival. However, a signal strength RSS does not provide high accuracy. Exact systems are usually based on run time measurements, wherein also the angle on one side, ie on one side of a radio detection path, is additionally measured.
  • the invention is based on the finding that nen to mess ⁇ technical means geometrically complete relative position, be ⁇ standing of distance and angle at two Funkortungsstatio- is simply detected. Based on these measurements, for example, two vehicles can be coupled with automatic navigation.
  • at least two radios are used at each station for at least two antennas.
  • One station has the function of one transmitter and another station receives.
  • In the transmitting station generally no measured data is obtained, but it is sent in accordance with a predetermined program. This can be done sequentially, with a location signal being sent via each individual antenna.
  • the temporal Ab ⁇ stand and the order of the antenna connected for each signal are fixed.
  • the receiving further station receives via the at least two antennas all sequentially transmitted signals pa ⁇ rallel. From the phase relationships of the sequentially sent and the received signals in parallel with each other, the mutual bearing angle of Funkortungsstatio ⁇ NEN can be calculated.
  • Another method of measuring the position of orientation by radio location is that the same locating signal to be simultaneously via all the antennas transmitted from the transmitting station, wherein this is however fre ⁇ quenzveresti on each antenna, or is orthogonal modulated in relation to the adjacent signals.
  • the positioning signals at a station are sequentially transmitted coherently with the paral lel ⁇ received ranging signals at another station so that phase differences can directly convert in attitude angle.
  • the coherence of the sequentially over different transformants ⁇ NEN signals emitted results from the fact that the signals are sent in a rigid time frame. This is known on the side of the receiving station.
  • clock-drift calibration ⁇ signals called. Used. These are operated separately and serve to synchronize the signals of both stations.
  • the use of a frequency ramp as locating signal can be advantageous in particular in the case of sequential transmission of locating signals. This results in particularly advantageous procedures, if not only one-sided transmission mode is present.
  • Two-way operation means that each station can send and receive.
  • a hitherto only transmitting station can additionally receive a positioning signal from the remote station and the remote station sends location signals in addition to the previous function of the reception.
  • This ge ⁇ schieht in the same way as in the other Sta ⁇ tion.
  • a position angle of a Sta ⁇ tion can in principle be determined.
  • the transmitting station is merely a signal generator with several switchable antennas.
  • the same functionality can be achieved with other types of modulation with respect to the locating signals .
  • pulse signals should be mentioned here.
  • FMCW Frequency Modulated Continuous Wave
  • the mutual position of two Funkor ⁇ processing stations A, B is specified. Relative to a line of sight 4, the position angles a, b are indicated. 2 shows a Funkor ⁇ processing station A and a radio positioning station B is arranged opposite to the lower part schematically, each of said stations with four antennas 10 to 13 and 20 to 23 equipped. If the number of
  • the number of antennas at station B result in x.sub.b combinations which are received by radio location station B.
  • the radio location station A separately transmits a clock drift calibration signal. This results in a high accuracy based on the frequency deviation of the two reference crystals.
  • FIG. 2 shows in the upper part the representation of a locating signal, which is designed in the form of a ramp function. Shown is a ramp function, which undergoes a phase reset at the beginning, so that there is always the same starting point. It is indicated that a CW signal (continuous wave) is used.
  • the radiolocation station B receives all the signals (N ⁇ x ⁇ ) with one measurement step, whereby the NA different transmission signals in the receiver must be separated.

Abstract

The invention relates to a method for determining the relative position of stations by means of radio location, at least two stations having at least two antennas (10, 11; 20, 21) each, characterized in that at least one first station (A) sequentially transmits at least one locating signal (3) via each of the at least two antennas, wherein the time interval and the sequence of the antenna (10, 11) switched for each orientation signal (3) is predetermined. At least one second station (B) receives all locating signals (3) transmitted sequentially by the at least one first station (A) via the at least two antennas (10, 11). From the phase relations of the at least two locating signals (3) sent sequentially by the at least one first station (A) and received by the at least one second station (B) at the same time, a position angle for the relative position between the at least one first and the at least one second station (A, B) is determined.

Description

Beschreibung description
Verfahren und Vorrichtung zur relativen Lageerkennung von FunkortungsStationen Method and device for relative position detection of radiolocation stations
Die Erfindung betrifft lokale Funkortungssysteme mit der Po¬ sitionsbestimmung eines oder mehrerer mobiler Funkmodule. Betrachtet werden Anordnungen von mindestens zwei Stationen, wobei deren gegenseitige relative Lage zu erfassen ist. The invention relates to radio local positioning systems with the Po ¬ sitionsbestimmung one or more mobile radio modules. Arrangements of at least two stations are considered, wherein their mutual relative position is to be detected.
Lokale Funkortungssysteme zur Positionsbestimmung eines oder mehrerer mobiler Funkmodule finden heute vielfache Anwendung. Verfahren mittels Radiowellen zeichnen sich durch die Eigenschaften wie Robustheit, Genauigkeit und Unempfindlichkeit gegenüber Stör- und Umwelteinflüssen aus. Local radiolocation systems for determining the position of one or more mobile radio modules are widely used today. Radio wave methods are characterized by their robustness, accuracy and insensitivity to interference and environmental influences.
In zahlreichen Anwendungen ist nicht nur die Messung der Abstände zwischen zwei oder mehreren Funkmodulen erforderlich, sondern auch die Bestimmung der Winkellage zueinander. Dies wird beispielsweise bei einer berührungslosen Kopplung zweier Fahrzeuge verlangt. So muss messtechnisch die geometrische vollständige Relativlage bezüglich Entfernung und Winkel er- fasst werden. Nur dann kann eine Regelung die Navigation eines Fahrzeuges übernehmen, bekannt als "elektronische Deich- sei". Weitere Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich im Bereich der Verladung von Schüttgütern, beispielsweise im Tagebau oder in der Landwirtschaft. In many applications, not only the measurement of the distances between two or more wireless modules is required, but also the determination of the angular position to each other. This is required, for example, in a contactless coupling of two vehicles. For example, the geometrical complete relative position with respect to distance and angle must be measured. Only then can a regulation take over the navigation of a vehicle, known as "electronic dike". Further applications arise in the field of loading bulk materials, for example in opencast mining or in agriculture.
Bisherige Lösungen in Richtung lokaler Funkortungsstationen bzw. lokaler Funkortungssysteme messen üblicherweise Signal¬ laufzeiten. Dies können Lichtlaufzeitmessungen sein, die bekannt sind als, RTOF - round-trip-time of flight. Andere Bei¬ spiele sind Signallaufzeitdifferenzen, wie TDOA - time diffe- rence of arrival, sowie Signalstärken, RSS - received signal strength oder Signaleinfallswinkel, AOA - angel of arrival. Eine Signalstärke RSS liefert jedoch keine hohe Genauigkeit. Genaue Systeme basieren in der Regel auf LaufZeitmessungen, wobei auch der Winkel auf einer Seite, d.h. auf einer Seite einer Funkortungsstrecke, zusätzlich gemessen wird. Previous solutions in the direction of local radiolocation stations or local radiolocation systems usually measure signal transit times. These may be time-of-flight measurements known as RTOF - round-trip-time of flight. Other In ¬ games are signal propagation time differences, such as TDOA - time differ- ence of arrival and signal strength, RSS - received signal strength or signal incident angle, AOA - angel of arrival. However, a signal strength RSS does not provide high accuracy. Exact systems are usually based on run time measurements, wherein also the angle on one side, ie on one side of a radio detection path, is additionally measured.
Verfügbar sind Systeme mit einseitiger Winkelmessung. Darüber hinaus sind indirekte Ansätze bekannt, bei denen die Winkel über Laufzeitdifferenzen zwischen mehr als zwei Modulen bestimmt werden. Dies gilt lediglich für weit voneinander entfernt angebrachte Module, um akzeptable Genauigkeiten zu er¬ zielen . Available are systems with one-sided angle measurement. In addition, indirect approaches are known in which the angles are determined by transit time differences between more than two modules. This applies only to far away from each mounted modules to ¬ aim acceptable accuracy to it.
Bekannt sind einseitige Winkelmesssysteme, bei denen bei¬ spielsweise an Basisstationen der Einfallswinkel der Signale der mobilen Transponder gemessen wird. Die Orientierung der mobilen Transponder lässt sich daraus jedoch nicht erfassen. Allgemein verfügen viele Radarsysteme über die Eigenschaft, die Peilung eines Objektes relativ zur Radarstation zu bestimmen. Dies ist jedoch ebenso eine einseitige Messung und das geortete Objekt ist in der Regel nicht aktiv. Eine genau¬ ere Winkelmessung würde auf jeden Fall weitere technische Ausstattungen erforderlich machen. Are known unilateral angle measuring systems, in which the pitch angle of incidence of the signals of the mobile transponder is measured at ¬ at base stations. However, the orientation of the mobile transponder can not be detected. Generally, many radar systems have the property of determining the bearing of an object relative to the radar station. However, this is also a one-sided measurement and the located object is usually not active. A precisely ¬ ere angle measurement would definitely make more technical equipment required.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, womit eine ein- oder beidseitige Winkelmessung mit minimalem Aufwand die genaue gegenseitige Aus- richtung von Funkortungsstationen ermöglicht. It is an object of the invention to provide a method and a device, with which a one- or two-sided angle measurement with minimal effort enables the exact mutual alignment of radiolocation stations.
Die Lösung dieser Aufgabe geschieht durch die jeweilige Merk¬ malskombination der unabhängig formulierten Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen können den Unteransprüchen ent- nommen werden. The solution of this task is done by the respective Merk ¬ malskombination the independently formulated claims. Advantageous embodiments can be taken from the subclaims.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass auf mess¬ technischem Weg die geometrisch vollständige Relativlage, be¬ stehend aus Entfernung und Winkel an zwei Funkortungsstatio- nen einfach erfassbar ist. Aufgrund dieser Messungen können beispielsweise zwei Fahrzeuge mit automatischer Navigation gekoppelt werden. Zur Realisierung der Erfindung werden bei zunächst zwei Funkortungsstationen an jeder Station mindestens zwei Antennen eingesetzt. Eine Station hat die Funktion eines Senders und eine weitere Station empfängt. In der sendenden Station fal- len allgemein keine Messdaten an, sondern es wird entsprechend einem vorgegebenen Programm gesendet. Dies kann zum einen sequentiell geschehen, wobei ein Ortungssignal über jede einzelne Antenne gesendet wird. Dabei sind der zeitliche Ab¬ stand und die Reihenfolge der für jedes Signal geschalteten Antenne festgelegt. The invention is based on the finding that nen to mess ¬ technical means geometrically complete relative position, be ¬ standing of distance and angle at two Funkortungsstatio- is simply detected. Based on these measurements, for example, two vehicles can be coupled with automatic navigation. To implement the invention, at least two radios are used at each station for at least two antennas. One station has the function of one transmitter and another station receives. In the transmitting station, generally no measured data is obtained, but it is sent in accordance with a predetermined program. This can be done sequentially, with a location signal being sent via each individual antenna. The temporal Ab ¬ stand and the order of the antenna connected for each signal are fixed.
Die empfangende weitere Station empfängt über die mindestens zwei Antennen sämtliche sequentiell ausgesendeten Signale pa¬ rallel. Aus den Phasenbeziehungen der sequentiell gesendeten bzw. der parallel empfangenen Signale untereinander lassen sich die gegenseitigen Peilungswinkel der Funkortungsstatio¬ nen errechnen. The receiving further station receives via the at least two antennas all sequentially transmitted signals pa ¬ rallel. From the phase relationships of the sequentially sent and the received signals in parallel with each other, the mutual bearing angle of Funkortungsstatio ¬ NEN can be calculated.
Eine weitere Methode der Messung der Lageorientierung per Funkortung besteht darin, dass von der sendenden Station gleichzeitig über sämtliche Antennen dasselbe Ortungssignal ausgesandt wird, wobei dieses jedoch auf jeder Antenne fre¬ quenzversetzt ist oder im Verhältnis zu benachbarten Signalen orthogonal moduliert ist. Another method of measuring the position of orientation by radio location is that the same locating signal to be simultaneously via all the antennas transmitted from the transmitting station, wherein this is however fre ¬ quenzversetzt on each antenna, or is orthogonal modulated in relation to the adjacent signals.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die sequentiell gesendeten Ortungssignale an einer Station kohärent sind mit den paral¬ lel empfangenen Ortungssignalen an einer anderen Station, so dass sich Phasendifferenzen direkt in Lagewinkel umrechnen lassen. Die Kohärenz der sequentiell über verschiedene Anten¬ nen ausgesendeten Signale ergibt sich dadurch, dass die Signale in einem starren Zeitraster gesendet werden. Dies ist auf der Seite der Empfangsstation bekannt. Zur Synchronisation werden sog. Takt-Drift-Kalibrierungs¬ signale eingesetzt. Diese werden separat betrieben und dienen zur Synchronisierung der Signale beider Stationen. Die Verwendung einer Frequenzrampe als Ortungssignal kann insbesondere bei sequentieller Aussendung von Ortungssignalen vorteilhaft sein. Es ergeben sich besonders vorteilhafte Verfahrensweisen, wenn nicht nur einseitiger Sendebetrieb vorliegt. Beidseitiger Be¬ trieb bedeutet, dass jede Station senden und empfangen kann. Dies bedeutet insbesondere, dass eine bisher nur sendende Station zusätzlich ein Ortungssignal von der Gegenstation empfangen kann und die Gegenstation zusätzlich zur bisherigen Funktion des Empfangs Ortungssignale aussendet. Dies ge¬ schieht in der gleichen Art wie bei der jeweils anderen Sta¬ tion . Zur Ermittlung von Abständen zwischen Funkortungsstationen können Signallaufzeiten ermittelt werden, so dass die Abstände zwischen Funkortungsstationen berechenbar sind. It is particularly advantageous if the positioning signals at a station are sequentially transmitted coherently with the paral lel ¬ received ranging signals at another station so that phase differences can directly convert in attitude angle. The coherence of the sequentially over different transformants ¬ NEN signals emitted results from the fact that the signals are sent in a rigid time frame. This is known on the side of the receiving station. In order to synchronize clock-drift calibration ¬ signals called. Used. These are operated separately and serve to synchronize the signals of both stations. The use of a frequency ramp as locating signal can be advantageous in particular in the case of sequential transmission of locating signals. This results in particularly advantageous procedures, if not only one-sided transmission mode is present. Two-way operation means that each station can send and receive. This means, in particular, that a hitherto only transmitting station can additionally receive a positioning signal from the remote station and the remote station sends location signals in addition to the previous function of the reception. This ge ¬ schieht in the same way as in the other Sta ¬ tion. To determine distances between radiolocation stations signal transit times can be determined, so that the distances between radiolocation stations can be calculated.
Bei der Ausstattung von Funkortungsstationen mit jeweils zwei Antennen lässt sich prinzipiell ein Lagewinkel an einer Sta¬ tion ermitteln. With the equipment of radiolocation stations with two antennas, a position angle of a Sta ¬ tion can in principle be determined.
Werden jeweils drei Antennen an den Funkortungsstationen eingesetzt, so lassen sich zwei Lagewinkel je Station berechnen, so dass zwei Winkel an einer Station ansetzen. Insgesamt sind also bei zwei Stationen mit je drei Antennen vier Winkel be¬ kannt . If in each case three antennas are used at the radiolocation stations, then two position angles per station can be calculated, so that two angles start at one station. Overall, therefore, four angles are ¬ known at two stations, each with three antennas.
Bei vorhandener Sende- und Empfangsfunktion an jeder Station können ermittelte Winkel nochmals auf einen anderen Weg be¬ stimmt werden, wodurch die Genauigkeit der Messungen erhöht wird. Der Einsatz von vier Antennen je Funkortungsstation erzielt ebenfalls eine Verbesserung der Genauigkeiten der Lagemessungen . In existing transmission and receiving function at each station can be determined angle again be on a different path ¬ true, whereby the accuracy of the measurements is increased. The use of four antennas per radiolocation station also improves the accuracies of the position measurements.
Bei nur einseitigem Funkbetrieb einer Funkortungsstation und gleichzeitigem Empfangsbetrieb einer zweiten Funkortungssta¬ tion können mit einer Antennenanordnung von jeweils drei An- tennen pro Station alle Winkel gemessen werden. In diesem Fall ist die sendende Station lediglich ein Signalgenerator mit mehreren schaltbaren Antennen. Grundsätzlich kann dieselbe Funktionalität auch mit anderen Modulationsarten bezogen auf die Ortungssignale erreicht wer¬ den. Hier sind insbesondere Pulssignale anzuführen. On one side only radio operating a radiolocation station and simultaneous reception operation of a second Funkortungssta ¬ tion to an antenna arrangement of three arrival each angle can be measured per station. In this case the transmitting station is merely a signal generator with several switchable antennas. In principle, the same functionality can be achieved with other types of modulation with respect to the locating signals . In particular, pulse signals should be mentioned here.
Weitere Vorteile erbringt der Einsatz von sog. FMCW-Signalen (FMCW = Frequency Modulated Continuous Wave) . Further advantages are provided by the use of FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) signals.
Im Folgenden werden anhand der schematischen die Erfindung begleitenden, jedoch diese nicht einschränkenden Figuren Ausführungsbeispiele beschrieben. In the following, exemplary embodiments will be described with reference to the schematic figures accompanying the invention, but not limiting them.
Figur 1 zeigt ein Beispiel für die Winkel- und Abstandsmes¬ sung zwischen zwei Funkortungsstationen, 1 shows an example of the angular and Abstandsmes ¬ solution between two radio location stations,
Figur 2 zeigt ein Beispiel für die Winkelmessung mit je- weils vier Antennen, wobei durch einen Phasenreset jede Frequenzrampe mit identischer Phase ausgesen¬ det wird und durch Auswertung der Phasendifferenzen der empfangenen Signale die Winkel relativ zur Sichtlinie die gegenseitige Verkippung ergeben. 2 shows an example of the angle measurement with in each case four antennas, wherein ausgesen ¬ det by a phase reset each frequency ramp with identical phase and result by analyzing the phase differences of the received signals, the angle relative to the line of sight mutual tilting.
Durch die Figur 1 wird die gegenseitige Lage zweier Funkor¬ tungsstationen A, B vorgegeben. Relativ zu einer Sichtlinie 4 sind die Lagewinkel a, b angegeben. In Figur 2 ist im unteren Teil schematisiert eine Funkor¬ tungsstation A und eine Funkortungsstation B gegenüberliegend angeordnet, wobei jede der Stationen mit vier Antennen 10 bis 13 und 20 bis 23 ausgestattet ist. Falls die Anzahl derBy the figure 1, the mutual position of two Funkor ¬ processing stations A, B is specified. Relative to a line of sight 4, the position angles a, b are indicated. 2 shows a Funkor ¬ processing station A and a radio positioning station B is arranged opposite to the lower part schematically, each of said stations with four antennas 10 to 13 and 20 to 23 equipped. If the number of
Antennen an der Station A bedeutet und ß die Anzahl der An- tennen an der Station B, so ergeben sich x ß Kombinationen, die von der Funkortungsstation B empfangen werden. Eine Unterscheidung geschieht in erster Näherung durch die Phasenlage der Signale. Wesentlich ist hierbei, dass die Kohärenz der bei der Station B gleichzeitig empfangenen Signale automatisch durch den Nß-kanaligen Empfänger gegeben ist, so dass sich die Phasendifferenzen der an der Station B empfangenen Signale direkt in Peilungswinkel umrechnen lassen. Um eine Synchronisierung der beiden Stationen während des gesamten sequentiellen Messvorganges zu gewährleisten, sendet die Funkortungsstation A separat ein Takt-Drift-Kalibrierungssignal aus. Dadurch ergibt sich eine hohe Genauigkeit bezogen auf die Frequenzabweichung der beiden Referenzquarze. Antennas at station A and .beta. The number of antennas at station B, result in x.sub.b combinations which are received by radio location station B. A distinction is made in a first approximation by the phase position of the signals. It is essential that the coherence the signals received simultaneously at the station B are automatically given by the N β- channel receiver, so that the phase differences of the signals received at the station B can be converted directly into bearing angles. In order to ensure synchronization of the two stations during the entire sequential measurement process, the radio location station A separately transmits a clock drift calibration signal. This results in a high accuracy based on the frequency deviation of the two reference crystals.
Figur 2 enthält im oberen Teil die Darstellung eines Ortungssignales, welches in Form einer Rampenfunktion ausgebildet ist. Dargestellt ist eine Rampenfunktion, die jeweils zum Beginn einen Phasenreset erfährt, so dass immer der gleiche Ausgangspunkt vorliegt. Dabei ist angedeutet, dass ein CW- Signal (Continuous Wave) eingesetzt wird. FIG. 2 shows in the upper part the representation of a locating signal, which is designed in the form of a ramp function. Shown is a ramp function, which undergoes a phase reset at the beginning, so that there is always the same starting point. It is indicated that a CW signal (continuous wave) is used.
Es ist anzumerken, dass die Funkortungsstation B mit einem Messschritt sämtliche Signale (N^ x ß) empfängt, wobei die NA verschiedenen Sendesignale im Empfänger separiert werden müssen . It should be noted that the radiolocation station B receives all the signals (N ^ x β ) with one measurement step, whereby the NA different transmission signals in the receiver must be separated.
Die Ausführung der Erfindung mit jeweils zwei Antennen auf einer Funkortungsstation A, B erfordert für eine lediglich sendende Funkortungsstation A keine weitere Logik, wie z.B.The implementation of the invention with two antennas each on a radio location station A, B requires no further logic for a merely transmitting radio location station A, such as e.g.
Auswertung oder Datenanbindung . In einer erweiterten Fassung, in der ein Signal von der Station B zur Station A zurückgesendet wird, ist die räumliche relative Lage inklusive des Abstandes von Station A zu Station B vollständig erfasst. Das Wesentliche der Erfindung liegt darin, dass die beschriebene Funktionalität mit Hilfe eines einzigen Paares von Funkortungsstationen erfüllt werden kann. Evaluation or data connection. In an extended version, in which a signal is sent back from station B to station A, the spatial relative position including the distance from station A to station B is completely detected. The essence of the invention is that the described functionality can be fulfilled by means of a single pair of radiolocation stations.
Weitere Anwendungsfelder sind beispielsweise die berührungs- lose Kopplung zweier beweglicher Objekte, wie landwirtschaftliche oder industrielle Fahrzeuge (elektronische Deichsel) ; Navigierhilfe bei Be- und Entladevorgängen; elektronische Systeme zur Kranpendeldämpfung. Further fields of application are, for example, the contactless coupling of two movable objects, such as agricultural or industrial vehicles (electronic drawbar); Navigation aid during loading and unloading operations; electronic systems for crane pendulum damping.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Bestimmung der relativen Lage von Stationen mittels Funkortung, wobei mindestens zwei Stationen mit je- weils mindestens zwei Antennen (10, 11; 20, 21) vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass 1. A method for determining the relative position of stations by means of radio location, wherein at least two stations, each with at least two antennas (10, 11, 20, 21) are present, characterized in that
- mindestens eine erste Station (A) mindestens ein Ortungs¬ signal (3) sequentiell über jede der mindestens zwei Anten¬ nen sendet, wobei der zeitliche Abstand und die Reihenfolge der für jedes Ortungssignal (3) geschalteten Antenne (10,- at least a first station (A) at least one positioning signal ¬ (3) sequentially transmits via each of the at least two transformants ¬ NEN, wherein the time interval and the order of each locating signal (3) connected antenna (10,
11) vorbestimmt ist, 11) is predetermined
- mindestens eine zweite Station (B) sämtliche sequentiell von der mindestens einen ersten Station (A) über die mindestens zwei Antennen (10, 11) ausgesandten Ortungssignale (3) gleichzeitig empfängt,  at least one second station (B) simultaneously receives all the location signals (3) emitted sequentially from the at least one first station (A) via the at least two antennas (10, 11),
- aus den Phasenbeziehungen der mindestens zwei sequentiell von der mindestens einen ersten Station (A) gesendeten und an der mindestens einen zweiten Station (B) parallel empfangenen Ortungssignale (3) mindestens ein Lagewinkel für die relative Lage zwischen der mindestens einen ersten und der mindestens einen zweiten Station (A, B) ermittelt wird.  at least one positional angle for the relative position between the at least one first and the at least one of the phase relationships of the at least two location signals (3) transmitted sequentially by the at least one first station (A) and received in parallel at the at least one second station (B) second station (A, B) is determined.
2. Verfahren zur Bestimmung der relativen Lage von Stationen mittels Funkortung, wobei mindestens zwei Stationen mit je- weils mindestens zwei Antennen (10, 11; 20, 21) vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass 2. A method for determining the relative position of stations by means of radio location, wherein at least two stations, each with at least two antennas (10, 11, 20, 21) are present, characterized in that
- mindestens ein Ortungssignal (3) von den mindestens zwei Antennen der mindestens einen ersten Station (A) gleichzeitig gesendet wird, wobei das Ortungssignal auf jeder vor- handenen Antenne eine andere Frequenz aufweist oder zu an¬ deren Signalen jeweils orthogonal moduliert ist. - At least one locating signal (3) from the at least two antennas of the at least one first station (A) is sent simultaneously, wherein the locating signal on each existing antenna has a different frequency or is modulated orthogonally to each ¬ their signals.
- mindestens eine zweite Station (B) sämtliche gleichzeitig von der mindestens einen ersten Station (A) über die mindestens zwei Antennen (10, 11) ausgesandten Ortungssignale (3) gleichzeitig empfängt,  at least one second station (B) simultaneously receives all locating signals (3) simultaneously emitted by the at least one first station (A) via the at least two antennas (10, 11),
- aus den Phasenbeziehungen der mindestens zwei gleichzeitig von der mindestens einen ersten Station (A) gesendeten und an der mindestens einen zweiten Station (B) parallel emp- fangenen Ortungssignale (3) mindestens ein Lagewinkel für die relative Lage zwischen der mindestens einen ersten und der mindestens einen zweiten Station (A, B) ermittelt wird. from the phase relationships of the at least two simultaneously transmitted from the at least one first station (A) and at the at least one second station (B) in parallel; at least one attitude angle for the relative position between the at least one first and the at least one second station (A, B) is determined.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine erste Station (A) und die mindestens eine zweite Station (B) mit jeweils mindestens drei Antennen (10, 11, 12; 20, 21, 22) ausgestattet sind. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one first station (A) and the at least one second station (B) are each equipped with at least three antennas (10, 11, 12, 20, 21, 22) ,
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine erste Station (A) und die min¬ destens eine zweite Station (B) mit jeweils mindestens vier Antennen (10, 11, 12; 20, 21, 22) ausgestattet sind. 4. The method of claim 1, 2 or 3, characterized in that the at least one first station (A) and the min ¬ least a second station (B) each having at least four antennas (10, 11, 12; 20, 21, 22) are equipped.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der mindestens einen ersten Station (A) und an der mindestens einen zweiten Station (B) vorhandene Antennen in einer Linie mit konstantem Abstand angeordnet sind. 5. The method according to any one of claims 1-4, characterized in that at the at least one first station (A) and at the at least one second station (B) existing antennas are arranged in a line at a constant distance.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das von der mindestens einen ersten Sta¬ tion (A) gesendete mindestens eine Ortungssignal (3) , sowie die an mindestens zwei Antennen (20, 21) der mindestens einen zweiten Station (B) empfangenen Ortungssignale (3) kohärent sind, so dass sich Phasendifferenzen direkt in einen Lagewinkel umrechnen lassen. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least one first Sta ¬ tion (A) sent at least one locating signal (3), and at least two antennas (20, 21) of the at least one second station ( B) are coherent, so that phase differences can be converted directly into a position angle.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Synchronisierung der mindestens ei- nen ersten Station (A) mit der mindestens einen zweiten Station (B) die mindestens eine erste Station (A) ein separates Taktdrift-Kalibrierungssignal sendet . 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that for synchronizing the at least one first station (A) with the at least one second station (B), the at least one first station (A) sends a separate clock drift calibration signal.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Ortungssignal eine Frequenzrampe eingesetzt wird. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a frequency ramp is used as locating signal.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine erste Station (A) zusätzlich Ortungssignale von der mindestens einen zweiten Station (B) empfangen kann und die mindestens eine zweite Station (B) zusätzlich Ortungssignale in der gleichen Art wie die Station (A) aussendet. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least one first station (A) can additionally receive locating signals from the at least one second station (B) and the at least one second station (B) additionally locating signals in the same way as the station (A) sends out.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Signallaufzeiten der Ortungssigna- le (3) zur Abstandmessung zwischen entsprechenden Funkortungsstationen verwendet werden. 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that signal propagation times of the Ortungssigna- le (3) are used for distance measurement between corresponding radio positioning stations.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Lagemessung und/oder Abstandsbestimmung zwischen mindestens zwei Stationen mittels Funkordnung bei einer berührungslosen Kopplung von Fahrzeugen, insbesondere für Be- und Entladevorgänge oder bei der Pendeldämpfung bei einem Kran, verwendet wird. 11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the relative position measurement and / or distance determination between at least two stations by means of radio order in a non-contact coupling of vehicles, in particular for loading and unloading or in the pendulum damping in a crane, is used.
12. Vorrichtung zur Bestimmung der relativen Lage zwischen12. Device for determining the relative position between
Stationen mittels Funkortung, wobei mindestens zwei Stationen (A,B) mit jeweils mindestens zwei Antennen (10, 11; 20, 21) vorhanden sind, Stations by means of radio location, wherein at least two stations (A, B) with at least two antennas (10, 11, 20, 21) are present,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
- mindestens eine erste Station (A) vorhanden ist, zum Senden des mindestens eines Ortungssignals (3) über jede der mindes¬ tens zwei Antennen (10, 11), - there is at least a first station (A) over each for transmitting the at least one locating signal (3) of the Minim ¬ least two antennas (10, 11),
- mindestens eine zweite Station (B) vorhanden ist zum gleichzeitigen Empfang des von der mindestens einen ersten Station (A) über die mindestens zwei Antennen (10, 11) ausge¬ sendeten Ortungssignals (3) , - At least one second station (B) is provided for simultaneous reception of the at least one first station (A) via the at least two antennas (10, 11) out ¬ sent locating signal (3),
- wobei aus den Phasenbeziehungen der mindestens zwei von der mindestens einen ersten Station (A) gesendeten und an der mindestens einen zweiten Station (B) empfangenen Ortungssig- nale (3) mindestens ein Lagewinkel zwischen der mindestens einen ersten und der mindestens einen zweiten Station (A, B) ermittelbar ist.  in which at least one positional angle between the at least one first station and the at least one second station (3) is transmitted from the phase relationships of the at least two location signals (3) transmitted by the at least one first station (A) and received at the at least one second station (B). A, B) can be determined.
PCT/EP2010/062016 2009-10-20 2010-08-18 Method and device for detecting the relative position of radio location stations WO2011047899A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009049978.4 2009-10-20
DE200910049978 DE102009049978A1 (en) 2009-10-20 2009-10-20 Method and device for relative position detection of radio-location stations

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011047899A1 true WO2011047899A1 (en) 2011-04-28

Family

ID=43066907

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2010/062016 WO2011047899A1 (en) 2009-10-20 2010-08-18 Method and device for detecting the relative position of radio location stations

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102009049978A1 (en)
WO (1) WO2011047899A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013050597A1 (en) * 2011-10-07 2013-04-11 Siemens Aktiengesellschaft Method for determining the angles of moving components, and a device
WO2013041548A3 (en) * 2011-09-22 2013-05-23 Siemens Aktiengesellschaft Mirror alignment device or solar tower of a solar tower power plant and corresponding method and solar tower power plant
WO2014006013A1 (en) * 2012-07-06 2014-01-09 Siemens Aktiengesellschaft Method and arrangement for the relative position detection of stations by means of radio location

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013214922A1 (en) 2013-07-30 2015-02-05 Siemens Aktiengesellschaft Method for transferring bulk material and transfer system for bulk material
DE102020202390A1 (en) 2020-02-25 2021-08-26 Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (Rwth) Aachen System for determining the spatial position of a first object relative to a second object

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002054850A2 (en) * 2001-01-12 2002-07-18 Nokia Corporation Positioning method and radio system
WO2002077565A1 (en) * 2001-03-19 2002-10-03 4-D Neuroimaging Oy Determining a position of objects
US20030009275A1 (en) * 1999-01-12 2003-01-09 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Positional data utilizing inter-vehicle communication method and traveling control apparatus

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3091765A (en) * 1957-06-13 1963-05-28 Jules H Sreb Anti-collision system for ships and planes
FR2926891A1 (en) * 2008-01-30 2009-07-31 Astrium Sas Soc Par Actions Si METHOD AND SYSTEM FOR DETERMINING ANGLES OF VISEE BETWEEN TWO DEVICES

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030009275A1 (en) * 1999-01-12 2003-01-09 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Positional data utilizing inter-vehicle communication method and traveling control apparatus
WO2002054850A2 (en) * 2001-01-12 2002-07-18 Nokia Corporation Positioning method and radio system
WO2002077565A1 (en) * 2001-03-19 2002-10-03 4-D Neuroimaging Oy Determining a position of objects

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013041548A3 (en) * 2011-09-22 2013-05-23 Siemens Aktiengesellschaft Mirror alignment device or solar tower of a solar tower power plant and corresponding method and solar tower power plant
WO2013050597A1 (en) * 2011-10-07 2013-04-11 Siemens Aktiengesellschaft Method for determining the angles of moving components, and a device
CN103842843A (en) * 2011-10-07 2014-06-04 西门子公司 Method for determining the angles of moving components, and a device
CN103842843B (en) * 2011-10-07 2016-12-14 西门子公司 For the method and apparatus determining the angle of moveable component
US9612321B2 (en) 2011-10-07 2017-04-04 Siemens Aktiengesellschaft Method for angle determination for moving assemblies, and apparatus
WO2014006013A1 (en) * 2012-07-06 2014-01-09 Siemens Aktiengesellschaft Method and arrangement for the relative position detection of stations by means of radio location
US10006992B2 (en) 2012-07-06 2018-06-26 Siemens Aktiengesellschaft Method and arrangement for the relative position detection of stations by means of radio location

Also Published As

Publication number Publication date
DE102009049978A1 (en) 2011-05-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0016417B1 (en) Airport surveillance system utilizing the secondary radar interrogation-response procedure
EP2845026B1 (en) Method and arrangement for the relative position detection of stations by means of radio location
DE102011107164B4 (en) Method and system for locating a current position or a coupling location of a mobile unit using a leaky waveguide
EP1977268A1 (en) Device and method for multi-dimensional location of target objects, in particular rfid transponders
DE2032211B2 (en) YSTEM FOR THE MONITORING OF VEHICLES
WO2011047899A1 (en) Method and device for detecting the relative position of radio location stations
WO2019219262A1 (en) Mimo radar sensor for motor vehicles
DE10354872A1 (en) Target direction acquisition radar device, includes zone determining device configured for assessing that target exists in any azimuthal angle zone
EP2344905B1 (en) System for determining the movement of a swaying structure
EP3467450A1 (en) Radar fill level measuring device with a radar system on chip
DE112012006085T5 (en) Meteorological Doppler radar
DE102009002082A1 (en) A multi-beam radar sensor device and method for determining a distance
DE112019005500T5 (en) ANTENNA DEVICE, MOVABLE BODY, AND AIMING METHOD
DE2720402C3 (en) System for locating a station
DE10163653A1 (en) Device for radar system e.g. for speed control in vehicle, uses demodulated reception signals specifically as input signals for device
DE2007460C3 (en) Radio system for passive distance measurement between two stations using the Doppler effect
EP3803443A1 (en) Polarimetric radar and a suitable use and method therefor
DE102010052475B4 (en) tracking system
DE102018209131A1 (en) Polarimetric radar, and a suitable use and method therefor
DE1920512A1 (en) Radar system
DE102018211610A1 (en) Polarimetric radar and a suitable use and method therefor
DE102019201742A1 (en) Transceiver and method for distance measurement
WO2019206567A1 (en) Method for detecting a channel impulse response in a system, which is operated in particular for communication, transmission device and reception device
DE102020202390A1 (en) System for determining the spatial position of a first object relative to a second object
DE3938340A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR RADIO DETECTING BY MONITORING SECONDARY RADAR

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10744589

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10744589

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1