DE102016203076A1 - Marking device for locating an object - Google Patents
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Abstract
Markierungsvorrichtung (1) zur Lokalisierung eines Objekts (2), mit dem die Markierungsvorrichtung (1) verbunden ist, umfassend mindestens ein Lokalisierungsmodul (3), das dazu ausgebildet ist, die Position (11) der Markierungsvorrichtung (1) in einer Ebene und/oder im Raum zu ermitteln, sowie mindestens einen Sender (4), der dazu ausgebildet ist, ein Trägersignal (41), welches eine Frequenz von höchstens 1 GHz aufweist, mit einem Datenstrom (42) zu modulieren, der die ermittelte Position (11) enthält, wobei das Lokalisierungsmodul (3) mindestens einen Empfänger (31) für Bakensignale (61-64) von mindestens drei terrestrischen Sendern (51–54) sowie eine Auswerteeinheit (32) aufweist, wobei die Auswerteeinheit (32) dazu ausgebildet ist, aus den Bakensignalen (61-64) die Position (11) der Markierungsvorrichtung (1) zu ermitteln. System (100) zur Lokalisierung mindestens eines Objekts (2) mit der Markierungsvorrichtung (1), einem Empfänger (9) für den Datenstrom (42) und mindestens drei terrestrischen Sendern (51–54). Verwendung der Markierungsvorrichtung (1) und/oder des Systems (100) auf einer Baustelle (200).Marking device (1) for locating an object (2) to which the marking device (1) is connected, comprising at least one locating module (3) designed to position the marking device (1) in a plane and / or or in space, and at least one transmitter (4), which is designed to modulate a carrier signal (41), which has a frequency of at most 1 GHz, with a data stream (42), which determines the determined position (11). contains, wherein the localization module (3) at least one receiver (31) for beacon signals (61-64) of at least three terrestrial transmitters (51-54) and an evaluation unit (32), wherein the evaluation unit (32) is adapted to, from to determine the position (11) of the marking device (1) for the beacon signals (61-64). System (100) for locating at least one object (2) with the marking device (1), a receiver (9) for the data stream (42) and at least three terrestrial transmitters (51-54). Use of the marking device (1) and / or the system (100) on a construction site (200).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Markierungsvorrichtung zur Lokalisierung eines Objekts, die insbesondere auf Baustellen verwendbar ist, sowie ein System zur Lokalisierung eines Objekts mit dieser Markierungsvorrichtung.The present invention relates to a marking device for locating an object, which is particularly useful on construction sites, as well as a system for locating an object with this marking device.
Stand der Technik State of the art
Auf Baustellen ist es auf Grund beengter Platzverhältnisse nicht immer möglich, jedem Gegenstand einen festen Lagerplatz zuzuweisen. Bei häufig verwendeten Gegenständen, und insbesondere bei Verbrauchsmaterialien, ist eine kontinuierliche Buchführung, was sich wo befindet, nicht praktikabel. Im Ergebnis wird auf Baustellen sehr viel Arbeitszeit damit verbracht, Gegenstände und Materialien zu suchen.Due to confined space, it is not always possible on construction sites to allocate a fixed storage space to each item. For frequently used items, and especially consumables, continuous accounting of what is where is not practical. As a result, a lot of work is spent on construction sites looking for items and materials.
Aus der
Die
Die
Die
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Im Rahmen der Erfindung wurde eine Markierungsvorrichtung zur Lokalisierung eines Objekts, mit dem die Markierungsvorrichtung verbunden ist, entwickelt. Diese Markierungsvorrichtung umfasst mindestens ein Lokalisierungsmodul, das dazu ausgebildet ist, die Position der Markierungsvorrichtung in einer Ebene und/oder im Raum zu ermitteln, sowie mindestens einen Sender, der dazu ausgebildet ist, ein Trägersignal, welches eine Frequenz von höchstens 1 GHz aufweist, mit einem Datenstrom zu modulieren, der die ermittelte Position enthält.In the context of the invention, a marking device for localizing an object to which the marking device is connected has been developed. This marking device comprises at least one localization module, which is designed to determine the position of the marking device in a plane and / or in space, and at least one transmitter, which is designed to have a carrier signal, which has a frequency of at most 1 GHz to modulate a data stream containing the determined position.
Die Modulation des Trägersignals mit dem Datenstrom kann auf beliebige Weise erfolgen. Es können beispielsweise die Amplitude, die Phase oder auch die Frequenz des Trägersignals einzeln oder in Kombination in Abhängigkeit des Datenstroms moduliert werden. Die Wahl des Modulationsverfahrens richtet sich zum Einen nach der Entfernung, in der das vom Sender abgestrahlte Funksignal noch empfangbar sein soll, und zum Anderen nach der für den Datenstrom benötigten Übertragungsbandbreite.The modulation of the carrier signal with the data stream can be done in any way. For example, the amplitude, the phase or the frequency of the carrier signal can be modulated individually or in combination depending on the data stream. The choice of the modulation method depends on the one hand on the distance in which the radio signal radiated by the transmitter should still be receivable, and on the other hand after the transmission bandwidth required for the data stream.
Erfindungsgemäß weist das Lokalisierungsmodul mindestens einen Empfänger für Bakensignale von mindestens drei terrestrischen Sendern sowie eine Auswerteeinheit auf, wobei die Auswerteeinheit dazu ausgebildet ist, aus den Bakensignalen die Position der Markierungsvorrichtung zu ermitteln.According to the invention, the localization module has at least one receiver for beacon signals from at least three terrestrial transmitters and an evaluation unit, wherein the evaluation unit is designed to determine the position of the marking device from the beacon signals.
Die Nutzung terrestrischer Sender an Stelle von GPS oder anderen satellitengestützten Systemen ist zunächst einmal ein zusätzlicher Aufwand und somit ein scheinbarer Nachteil gegenüber dem bisherigen Stand der Technik. Die Erfinder haben jedoch erkannt, dass dieser Nachteil in zweierlei Hinsicht überkompensiert wird.The use of terrestrial transmitters instead of GPS or other satellite-based systems is initially an additional expense and thus an apparent disadvantage compared to the prior art. The inventors have recognized, however, that this disadvantage is overcompensated in two respects.
Zum Einen lassen sich terrestrische Bakensignale mit einer passenden Frequenz und Signalstärke zur Verfügung stellen, dass auch teilweise fertiggestellte Bauten, Baumaschinen und andere Hindernisse auf der Funkstrecke zum Lokalisierungsmodul überwunden werden. Wenn die terrestrischen Sender auf der Baustelle selbst installiert sind, können auch beispielsweise Nachbargebäude die Positionsbestimmung nicht beeinflussen. Hingegen ist ein GPS-Signal auf Grund der geringen Sendeleistung der Satelliten deutlich anfälliger dafür, durch Hindernisse abgeschirmt zu werden. Dies gilt im Besonderen auf einer Baustelle, wo sich die Markierungsvorrichtung beispielsweise am Grund einer Baugrube befinden kann, die von hohen Nachbargebäuden umstellt ist. Das Signal eines GPS-Satelliten kann dann in der Regel nur empfangen werden, wenn der Satellit über den frei sichtbaren Teil des Himmels hinwegzieht. Dementsprechend werden auch alle empfangbaren Satelliten vergleichsweise nah beieinander liegen, worunter die Genauigkeit der Positionsbestimmung leidet.On the one hand, terrestrial beacon signals with a suitable frequency and signal strength can be made available, so that partially completed buildings, construction machines and other obstacles on the radio link to the localization module are overcome. If the terrestrial transmitters are installed on the construction site itself, for example, neighboring buildings can not influence the position determination. By contrast, a GPS signal is much more susceptible to being shielded by obstacles due to the low transmit power of the satellites. This is particularly true at a construction site where the marking device may be located, for example, at the bottom of an excavation that is surrounded by high neighboring buildings. The signal of a GPS satellite can then usually only be received when the satellite passes over the visible part of the sky. Accordingly, all receivable satellites will be relatively close to each other, which suffers the accuracy of the position determination.
Zum Anderen erfordert die Positionsbestimmung mittels terrestrischer Bakensignale am Ort der Markierungsvorrichtung wesentlich weniger elektrische Energie als die Positionsbestimmung mittels GPS. Somit lässt sich die Markierungsvorrichtung in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beispielsweise über eine Energieerntevorrichtung, die mechanische Energie, Wärmeenergie und/oder Licht aus der Umgebung der Markierungsvorrichtung in elektrische Energie umwandelt, mit Energie versorgen. Energieerntevorrichtungen sind wartungsfrei, so dass die Positionsbestimmung nicht wegen eines versäumten Batteriewechsels an der Markierungseinrichtung ausfallen kann. Dafür liefern sie wesentlich geringere elektrische Leistungen als Batterien.On the other hand, the position determination by means of terrestrial beacon signals at the location of the marking device requires considerably less electrical energy than the position determination by means of GPS. Thus, in a particularly advantageous embodiment of the invention, the marking device can be supplied with energy, for example via an energy harvesting device which converts mechanical energy, thermal energy and / or light from the surroundings of the marking device into electrical energy. Energy harvesting devices are Maintenance-free, so that the position determination can not fail because of a missed battery change at the marking device. They supply much lower electrical power than batteries.
Sofern zur Energieversorgung der Markierungsvorrichtung Batterien zum Einsatz kommen, halten diese deutlich länger als wenn die Markierungsvorrichtung einen GPS-Empfänger versorgen müsste. Idealerweise ist die Batterie so dimensioniert, dass sie für die Lebensdauer der Markierungsvorrichtung nicht ausgetauscht oder aufgeladen werden muss.If batteries are used to supply energy to the marking device, they last much longer than if the marking device had to supply a GPS receiver. Ideally, the battery is sized so that it does not need to be replaced or charged for the life of the marker.
Die Markierungsvorrichtung kann alternativ oder auch in Kombination hierzu beispielsweise auch von dem Objekt, mit dem sie verbunden ist, mit Energie versorgt werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn dieses Objekt etwa eine Arbeitsmaschine oder ein Stromgenerator ist. Es steht dann mehr Energie zur Verfügung als eine Energieerntevorrichtung, Batterien bzw. Akkus liefern können, um den Preis, dass ein Eingriff in das Objekt selbst erforderlich ist.The marking device can be supplied with energy, alternatively or in combination, for example, also by the object to which it is connected. This is particularly advantageous when this object is about a work machine or a power generator. There is then more energy available than an energy harvesting device can supply batteries or rechargeable batteries at the price that an intervention in the object itself is required.
Eine energieautarke Markierungsvorrichtung kann beispielsweise mechanisch oder magnetisch in lösbarer Weise am Objekt befestigt sein. Ein und dieselbe Markierungsvorrichtung kann dann wahlweise zur Lokalisierung verschiedener Objekte verwendet werden.An energy-autonomous marking device can be fastened, for example, mechanically or magnetically in a detachable manner to the object. One and the same marking device can then optionally be used to locate different objects.
Zwecks Energieeinsparung kann die Markierungsvorrichtung vorteilhaft die meiste Zeit in einem passiven Standby-Modus verweilen und einen Empfänger aufweisen, über den sie auf eine konkrete Suchanfrage hin in den aktiven Sendemodus geschaltet werden kann. Die Suchanfrage kann beispielsweise über ein lokales stationäres Baustellennetz im Sub-1 GHz-Bereich gestellt werden.For the purpose of saving energy, the marking device can advantageously spend most of its time in a passive standby mode and have a receiver via which it can be switched to the active transmission mode on the basis of a specific search request. For example, the search query can be made via a local stationary construction site network in the sub-1 GHz range.
Die Funkübertragung im Sub-1 GHz-Bereich bietet gegenüber bisherigen Lösungen auf der Basis von Bluetooth oder WLAN den Vorteil einer deutlich größeren Reichweite, die im Freifeld bis über 10 km erreichen kann. Typische Baustellengrößen von bis zu einigen Quadratkilometern können damit zuverlässig abgedeckt werden.The radio transmission in the sub-1 GHz range offers the advantage over previous solutions based on Bluetooth or WLAN of a much larger range, which can reach up to more than 10 km in the open field. Typical construction site sizes of up to a few square kilometers can thus be reliably covered.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Auswerteeinheit dazu ausgebildet, aus der Signalstärke mindestens eines Bakensignals, und/oder aus der Laufzeit dieses Bakensignals vom terrestrischen Sender bis zum Empfänger, die Entfernung zwischen dem terrestrischen Sender und dem Empfänger zu ermitteln.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the evaluation unit is adapted to determine from the signal strength of at least one beacon signal, and / or from the duration of this beacon signal from the terrestrial transmitter to the receiver, the distance between the terrestrial transmitter and the receiver.
Dabei liefert die Signalstärke bereits eine erste Näherung für die Entfernung. Insbesondere auf einer Baustelle gibt es jedoch viele abschirmende Materialien, die das Signal schwächen können. Diese Abschwächung hat wiederum keinen Einfluss auf die Laufzeit des Bakensignals, so dass über die Laufzeit die Entfernung genauer ermittelt werden kann. Wird ausschließlich die Laufzeit ausgewertet, kann je nach Umgebung und Frequenz die Entfernungsmessung durch Mehrwegeausbreitung und Reflexionen beeinflusst werden. Idealerweise wird daher die Auswertung der Signalstärke mit der Auswertung der Laufzeit kombiniert.The signal strength already provides a first approximation for the distance. However, especially on a construction site, there are many shielding materials that can weaken the signal. This attenuation, in turn, has no effect on the propagation time of the beacon signal, so that the distance over the runtime can be determined more accurately. If only the runtime is evaluated, the distance measurement can be influenced by multipath propagation and reflections, depending on the environment and frequency. Ideally, therefore, the evaluation of the signal strength is combined with the evaluation of the transit time.
Die Laufzeit des Bakensignals kann beispielsweise über eine in das Bakensignal einkodierte Sendezeit ermittelt werden, sofern der terrestrische Sender einerseits und die Markierungsvorrichtung andererseits über hinreichend genau synchronisierte Uhren verfügen. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Auswerteeinheit dazu ausgebildet, zur Ermittlung der Laufzeit des Bakensignals eine bekannte zeitliche Modulationsstruktur des Bakensignals heranzuziehen. Synchronisierte Uhren sind dann nicht erforderlich.The duration of the beacon signal can be determined, for example, via an airtime encoded in the beacon signal, provided that the terrestrial transmitter on the one hand and the marking device on the other hand have sufficiently precisely synchronized clocks. In a further advantageous embodiment of the invention, the evaluation unit is designed to use a known temporal modulation structure of the beacon signal for determining the propagation time of the beacon signal. Synchronized clocks are not required.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Auswerteeinheit dazu ausgebildet, von WLAN-Zugangspunkten als terrestrische Sender abgestrahlte Funksignale als Bakensignale auszuwerten. Das Lokalisierungsmodul kann hierfür beispielsweise ein zusätzliches Empfangsmodul für WLAN-Funksignale aufweisen. Diese Funksignale sind in bebauten Umgebungen nahezu ubiquitär vorhanden. Die Reichweite von WLAN-Funksignalen im 2,4-GHz-Band und insbesondere im 5-GHz-Band ist kürzer als im Sub-1 GHz-Band. Jedoch reicht für eine Nutzung als Bakensignal bereits eine Signalstärke aus, die deutlich geringer ist als das für einen Verbindungsaufbau mit dem WLAN-Netzwerk benötigte Minimum.In a further particularly advantageous embodiment of the invention, the evaluation unit is designed to evaluate wireless signals emitted by WLAN access points as terrestrial transmitters as beacon signals. The localization module can, for example, have an additional reception module for WLAN radio signals for this purpose. These radio signals are almost ubiquitous in built-up environments. The range of WLAN radio signals in the 2.4 GHz band and in particular in the 5 GHz band is shorter than in the
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Auswerteeinheit mit einer Datenbank gekoppelt, die die bekannten Standorte der terrestrischen Sender enthält. Die Datenbank kann insbesondere Ortskoordinaten enthalten. Mit Hilfe der Datenbank kann zum Einen die relative Genauigkeit verbessert werden, mit der das Lokalisierungsmodul die Position ermittelt. Zum Anderen kann die Position auch in absoluten Koordinaten geeicht werden.In a further particularly advantageous embodiment of the invention, the evaluation unit is coupled to a database which contains the known locations of the terrestrial transmitters. The database may in particular contain location coordinates. The database can be used to improve the relative accuracy with which the localization module determines the position. On the other hand, the position can also be calibrated in absolute coordinates.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Schnittstelle zur Einbringung weiterer Nutzdaten in den Datenstrom vorgesehen. Diese Nutzdaten können beispielsweise von einem oder mehreren Sensoren stammen, In a further advantageous embodiment of the invention, an interface for introducing additional user data is provided in the data stream. For example, this payload may come from one or more sensors,
beispielsweise von einem Beschleunigungssensor, einem Lagesensor, einem Temperatursensor, einem Drucksensor oder einem Feuchtesensor. Auf diese Weise können über ein und dasselbe Funksignal sowohl die Position des Objekts als auch Informationen über den aktuellen Zustand des Objekts übermittelt werden.for example, an acceleration sensor, a position sensor, a temperature sensor, a pressure sensor or a humidity sensor. In this way, both the position of the object and information about the current state of the object can be transmitted via one and the same radio signal.
Die Sensoren können auch von der Markierungsvorrichtung selbst genutzt werden. Beispielsweise kann das Signal eines Beschleunigungssensors dahingehend ausgewertet werden, dass die Markierungsvorrichtung zwecks Energieeinsparung nur dann aktiv wird und ein Funksignal aussendet, wenn das Objekt bewegt wird.The sensors can also be used by the marking device itself. For example, the signal of an acceleration sensor can be evaluated in such a way that the marking device only becomes active in order to save energy and emits a radio signal when the object is being moved.
Die Markierungsvorrichtung kann mit weiteren zusätzlichen Funktionen ausgestattet sein. Sie kann beispielsweise ein LCD- oder ePaper-Display zur Anzeige der ermittelten Position oder der von den Sensoren gelieferten weiteren Nutzdaten aufweisen. Sie kann auch beispielsweise eine Bluetooth-, WLAN- oder NFC-Einheit besitzen. Sie kann weiterhin mit einem Empfänger für ein satellitengestütztes Ortungssystem, GNSS, wie etwa GPS, Baidou, Galileo oder GLONASS, ausgestattet sein.The marking device can be equipped with additional functions. It can, for example, have an LCD or ePaper display for displaying the determined position or the further user data supplied by the sensors. It can also have a Bluetooth, WLAN or NFC unit, for example. It may also be equipped with a receiver for a satellite-based positioning system, GNSS, such as GPS, Baidou, Galileo or GLONASS.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein System zur Lokalisierung mindestens eines Objekts. Dieses System umfassend mindestens eine Markierungsvorrichtung gemäß der Erfindung, welche mit dem Objekt verbunden ist, mindestens drei terrestrische Sender, die dazu ausgebildet sind, Bakensignale an das Lokalisierungsmodul der Markierungsvorrichtung zu übermitteln, sowie mindestens einen Empfänger für den Datenstrom der Markierungsvorrichtung. Aus den Bakensignalen mindestens dreier terrestrischer Sender lässt sich die Position des Objekts innerhalb einer Ebene eindeutig bestimmen. In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens vier terrestrische Sender vorgesehen. Dann ist eine eindeutige Bestimmung der Position auch im dreidimensionalen Raum möglich. Gerade die Bautätigkeit auf einer Baustelle spielt sich in aller Regel nicht nur in einer Ebene ab.The invention also relates to a system for locating at least one object. This system comprising at least one marking device according to the invention, which is connected to the object, at least three terrestrial transmitters, which are adapted to transmit beacon signals to the localization module of the marking device, and at least one receiver for the data stream of the marking device. From the beacon signals of at least three terrestrial transmitters, the position of the object within a plane can be uniquely determined. In a further particularly advantageous embodiment of the invention, at least four terrestrial transmitters are provided. Then an unambiguous determination of the position is possible even in three-dimensional space. Especially the construction work on a construction site is usually not only in one plane.
Die geometrische Anordnung der terrestrischen Sender zueinander ist beliebig. Einzige Randbedingung ist, dass im gesamten Bereich, in dem das Objekt lokalisiert werden soll, die Bakensignale von mindestens drei, bzw. mindestens vier, terrestrischen Sendern empfangbar sein sollten. Mit zusätzlichen terrestrischen Sendern lässt sich zum Einen der abgedeckte Bereich vergrößern und zum Anderen die Genauigkeit der Positionsbestimmung steigern. Um die Reichweite der terrestrischen Sender zu vergrößern, können diese beispielsweise an höher gelegenen Orten, wie beispielsweise an Kränen, Kranauslegern, Türmen, oder an oder in Baumaschinen, angeordnet sein.The geometric arrangement of the terrestrial transmitters to each other is arbitrary. The only boundary condition is that the beacon signals of at least three, or at least four, terrestrial transmitters should be receivable in the entire area in which the object is to be located. With additional terrestrial transmitters, on the one hand, the covered area can be increased and, on the other hand, the accuracy of positioning can be increased. In order to increase the range of the terrestrial transmitters, they can be arranged, for example, in higher places, such as on cranes, crane jibs, towers, or on or in construction machines.
Vorteilhaft ist mindestens ein terrestrischer Sender dazu ausgebildet, das Bakensignal mit einer modulierten oder unmodulierten Trägerfrequenz von höchstens 1000 MHz, bevorzugt zwischen 150 MHz und 1000 MHz und ganz besonders bevorzugt zwischen 800 MHz und 100 MHz, auszusenden. Unterhalb 1000 MHz beträgt die Reichweite typischerweise mehrere Kilometer. At least one terrestrial transmitter is advantageously designed to transmit the beacon signal with a modulated or unmodulated carrier frequency of at most 1000 MHz, preferably between 150 MHz and 1000 MHz and very particularly preferably between 800 MHz and 100 MHz. Below 1000 MHz, the range is typically several kilometers.
Der Bereich ab 150 MHz ist zum Einen dahingehend ausgezeichnet, dass bei günstigen Sender- und Empfängermodulen, die Frequenzen bis 1000 MHz abdecken, die tiefste mögliche Frequenz bei etwa 150 MHz beginnt. Zum Anderen liegt dann der Wirkungsgrad der Antennen, der durch das Verhältnis zwischen der durch die Anwendung vorgegebenen Antennengröße und der Wellenlänge vorgegeben ist, in einem vorteilhaften Bereich.The range above 150 MHz is on the one hand distinguished in that at low-end transmitter and receiver modules that cover frequencies up to 1000 MHz, the lowest possible frequency begins at about 150 MHz. On the other hand, then the efficiency of the antennas, which is determined by the ratio between the predetermined by the application antenna size and the wavelength, in an advantageous range.
Im Bereich zwischen 800 und 1000 MHz wird der Wirkungsgrad insbesondere kleiner Antennen auf Grund der kürzeren Wellenlänge noch besser. Zugleich steht in diesem Frequenzbereich zum Einen eine höhere Bandbreite für den Datenstrom zur Verfügung, und zum Anderen gibt es regulierte Frequenzbänder, in denen die relative Frequenzbelegungsdauer beschränkt ist. Im Unterschied zu den ISM-Bändern kann das Signal also nicht durch andere Dauersender überdeckt werden.In the range between 800 and 1000 MHz, the efficiency of small antennas in particular becomes even better due to the shorter wavelength. At the same time, in this frequency range, on the one hand, a higher bandwidth is available for the data stream, and on the other hand there are regulated frequency bands in which the relative frequency occupancy time is limited. In contrast to the ISM bands, the signal can therefore not be covered by other permanent transmitters.
Für das Bakensignal können aber auch wesentlich tiefere Frequenzen gewählt werden, um beispielsweise dessen Reichweite noch weiter zu vergrößern oder um Reflexionen und Mehrwegeausbreitung zu vermeiden. Beispielsweise können hierfür die ISM-Bänder im Kurzwellenbereich zwischen 13,553 MHz und 13,576 MHz bzw. zwischen 6,765 MHz und 6,795 MHz, oder auch entsprechend zugeteilte Frequenzen zwischen 3 MHz und 5 MHz, genutzt werden.For the beacon signal but also much lower frequencies can be selected, for example, to further increase its range or to avoid reflections and multipath propagation. For example, the ISM bands in the shortwave range between 13.553 MHz and 13.576 MHz or between 6.765 MHz and 6.795 MHz, or also appropriately allocated frequencies between 3 MHz and 5 MHz, can be used for this purpose.
Ein Empfänger für den vom Sender der Markierungsvorrichtung übermittelten Datenstrom kann beispielsweise mit dem terrestrischen Sender kombiniert und/oder in dessen Nähe angeordnet sein. Ein und derselbe Standort kann dann für beide Funktionen genutzt werden, und der Verkabelungsaufwand wird minimiert. Vorteilhaft kann in diese Kombination noch eine weitere übersetzende Sendeeinheit integriert sein, um den Datenstrom beispielsweise an eine externe Recheneinheit oder Cloud weiterzuleiten. In der Recheneinheit oder Cloud kann beispielsweise eine Softwarelösung implementiert sein, die aus dem Datenstrom und ggfs. durch Sensordatenfusion mit zusätzlichen Informationen beispielsweise die Position und ggfs. vektorielle Bewegungsrichtung des Objekts ermittelt.A receiver for the data stream transmitted by the transmitter of the marking device can for example be combined with the terrestrial transmitter and / or arranged in its vicinity. One and the same location can then be used for both functions and the cabling effort is minimized. Advantageously, a further translating transmitting unit can be integrated into this combination in order to forward the data stream, for example, to an external processing unit or cloud. In the arithmetic unit or cloud, for example, a software solution can be implemented which determines, for example, the position and possibly the vectorial direction of movement of the object from the data stream and, if necessary, by sensor data fusion with additional information.
Ist der terrestrische Sender an einem höher gelegenen Ort angebracht, wie beispielsweise an einem Kran oder Kranausleger, kann er vorteilhaft mit einer Kamera oder einer Stereokamera kombiniert sein, damit die Baustelle auch optisch erfasst werden kann und eine Darstellung der lokalisierten Objekte in einer Baustellen-Draufsicht möglich ist. Die Kamera oder Stereokamera kann optional zur dreidimensionalen Erfassung der Baustelle auch mit einem Laser-Abstandssensor kombiniert sein.If the terrestrial transmitter is mounted at a higher location, such as on a crane or jib, it can be advantageously combined with a camera or a stereo camera be so that the site can also be visually detected and a representation of the localized objects in a construction plan view is possible. The camera or stereo camera can optionally also be combined with a laser distance sensor for the three-dimensional detection of the construction site.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Empfänger für den Datenstrom als mobiles Gerät ausgebildet, welches seinerseits ein Lokalisierungsmodul gemäß der Erfindung aufweist. Ein Bauarbeiter, der das Objekt vor Ort sucht, kann dann die eigene Position relativ zu den terrestrischen Sendern unmittelbar mit der ermittelten Position der Markierungseinrichtung vergleichen und wird auch dann zielsicher zu dem Objekt geführt, wenn die Positionsbestimmung nicht in absoluten Koordinaten geeicht ist. Das mobile Gerät kann auch weitere Daten aus dem Datenstrom, etwa die zusätzlichen Nutzdaten von Sensoren, auf einem Display anzeigen. Das mobile Gerät kann weiterhin dazu ausgebildet sein, Steuerbefehle an die Markierungseinrichtung zu senden, beispielsweise, um diese zwecks Energieeinsparung oder Vermeidung von Funkstörungen befristet auszuschalten.In a further particularly advantageous embodiment of the invention, the receiver for the data stream is designed as a mobile device, which in turn has a localization module according to the invention. A construction worker who searches the object on site can then compare his own position relative to the terrestrial transmitters directly with the determined position of the marking device and is then guided unerring to the object, if the position determination is not calibrated in absolute coordinates. The mobile device can also display further data from the data stream, such as the additional user data of sensors, on a display. The mobile device can furthermore be designed to send control commands to the marking device, for example in order to switch it off temporarily for the purpose of saving energy or avoiding radio interference.
Das Objekt kann beispielsweise eine Baumaschine oder ein Baumaschinenteil, ein Kleidungsstück, ein Werkzeug oder ein Baumaterial sein. Beispielsweise kann das Objekt ein Zubehörteil für einen Bagger sein, etwa ein Grablöffel, ein Greifer oder ein Tieflochbohrer. Derartige Zubehörteile werden typischerweise auf einer Großbaustelle verteilt gelagert und von verschiedenen Baggern genutzt, so dass es ein typisches Problem für den Baggerfahrer ist, den richtigen Grablöffel auf der Baustelle zu finden. Statt einen Bauarbeiter auf die Suche zu schicken, kann die Position des Grablöffels dann etwa auf einer Anzeige im Bagger-Cockpit oder auf dem Smartphone des Baggerfahrers dargestellt werden. Wenn das Objekt ein Kleidungsstück ist, kann auch die Position von Bauarbeitern verfolgt werden, so dass Arbeitsvorgänge und der Fortschritt von Arbeitsabläufen erfasst werden können. Ein Baumaterial kann beispielsweise eine Betonplatte, ein Rohr oder ein Zwischenerzeugnis sein, das auf der Baustelle bewegt wird. Ein Werkzeug kann beispielsweise ein transportables Elektrowerkzeug, ein Stromgenerator oder ein Druckluftgenerator sein.The object may be, for example, a construction machine or a construction machine part, a garment, a tool or a building material. For example, the object may be an accessory for an excavator, such as a grave bucket, a grapple or a deep hole drill. Such accessories are typically stored on a large construction site and used by various excavators, so it is a typical problem for the excavator driver to find the right grave bucket on the jobsite. Instead of sending a construction worker on the search, the position of the grave spoon can then be displayed on a display in the excavator cockpit or on the smartphone of the excavator driver. If the object is a garment, the position of construction workers can also be tracked so that operations and the progress of work processes can be detected. A building material may for example be a concrete slab, a pipe or an intermediate product which is moved on the construction site. A tool may be, for example, a portable power tool, a power generator or a compressed air generator.
Ebenso ist die Ortung von Personen und Gegenständen in besonderen Gefahrenbereichen, wie zum Beispiel in explosions- oder einsturzgefährdeten Bereichen einer Baustelle, möglich. Diese Ortung erlaubt auch die automatisierte Überwachung und das Einleiten von Maßnahmen zum Personenschutz oder zur Vermeidung von Sachschäden.Likewise, the location of persons and objects in special danger areas, such as in explosive or collapse-endangered areas of a construction site, possible. This location also allows automated monitoring and the introduction of measures for personal protection or to avoid property damage.
Die Markierungseinheit, der terrestrische Sender und/oder der Empfänger für den Datenstrom sind vorteilhaft jeweils in einem robusten und ggfs. wasserdichten Gehäuse untergebracht, etwa nach einem oder mehreren der Standards IP6K6K, IP6K7, IP6K8, IP6K9K nach
Das System ist für die Anwendung auf Baustellen besonders geeignet, jedoch nicht auf diese Verwendung beschränkt. Es kann beispielsweise auch im Bereich der Logistik, etwa bei Verpackungen, Containern, Gebinden oder als Beilegsensor in Schüttgut verwendet werden. Auch andere Außenanwendungen, etwa auf Logistikhöfen, Veranstaltungen wie beispielsweise Konzerten oder auch auf Flughäfen, sind möglich.The system is particularly suitable for use on construction sites, but is not limited to this use. It can also be used, for example, in the field of logistics, for example in packaging, containers, containers or as a shim in bulk goods. Other outdoor applications, such as at logistics yards, events such as concerts or at airports, are possible.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt. Further measures improving the invention will be described in more detail below together with the description of the preferred embodiments of the invention with reference to figures.
Ausführungsbeispieleembodiments
Es zeigt: It shows:
Zu diesem Zweck ist auf dem Ausleger des Krans
Jedes zu verfolgende Objekt
Der Empfänger
Mit den vier terrestrischen Sendern
Der Sender
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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