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DE10350746A1 - Method for localizing position of object e.g. for domestic robots, uses signal propagation time differences to determine position of object - Google Patents

Method for localizing position of object e.g. for domestic robots, uses signal propagation time differences to determine position of object Download PDF

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Publication number
DE10350746A1
DE10350746A1 DE2003150746 DE10350746A DE10350746A1 DE 10350746 A1 DE10350746 A1 DE 10350746A1 DE 2003150746 DE2003150746 DE 2003150746 DE 10350746 A DE10350746 A DE 10350746A DE 10350746 A1 DE10350746 A1 DE 10350746A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
signal
reference unit
unit
units
time
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
DE2003150746
Other languages
German (de)
Inventor
Edwin Naroska
Holger Linde
Guido Stromberg
Thomas Sturm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
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 Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to DE2003150746 priority Critical patent/DE10350746A1/en
Publication of DE10350746A1 publication Critical patent/DE10350746A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S5/00Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02Position-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
    • G01S5/06Position of source determined by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

A method for determining a position of an object, in which time relation of a signal propagation times between at least three reference units of exchanged signals is determined and in which a signal is sent from the objects to the reference units and the signal propagation time differences are formed, which describe the differences of the respective signal propagation times of the signals sent from the objects to the reference units, and in which by using the signal propagation time difference, a time relation of the signal propagation times and the position of the objects is determined by taking into account the position of the reference units. An independent claim is included for a system for determining the position of an object.

Description

Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Lokalisieren eines Objekts, und insbesondere ein System zum Lokalisieren eines Objekts und ein dazugehöriges Verfahren, wobei die Position eines Objekts lokalisiert werden kann ohne dabei eine Synchronisation von Uhren vorzunehmen, die im Objekt und in zur Lokalisierung benötigten Referenzeinheiten vorgesehen sind.The The invention relates to a system and method for locating an object, and in particular a system for locating a Object and an associated one Method, wherein the position of an object can be located without doing a synchronization of clocks in the object and in needed for localization Reference units are provided.

Ein übliches Verfahren zur absoluten zweidimensionalen Lokalisierung von Objekten und Personen ist die sogenannte Triangulation, auch bezeichnet als Trilateration, wie in [2] beschrieben. Hierbei werden drahtlos zwischen dem zu lokalisierenden Objekt und in der Umgebung installierten Referenzeinheiten Signallaufzeiten von Signalen bestimmt, die zwischen dem zu lokalisierenden Objekt und den Referenzeinheiten ausgetauscht werden. Diese Signallaufzeiten können mit Hilfe der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Signale in Abstände umgerechnet werden. Für jede Referenzeinheit liegt nach einer Laufzeitmessung das mobile Objekt auf einem gedachten Kreis mit dem Radius des entsprechenden Abstandes. Werden drei solche Kreise zum Schnitt gebracht, so ergibt sich der gesuchte Ort des mobilen Objekts.A common one Method for the absolute two-dimensional localization of objects and persons is the so-called triangulation, also referred to as Trilateration as described in [2]. This will be wireless between installed in the object to be located and in the environment Reference Units Signal propagation times of signals determined between be exchanged to the object to be located and the reference units. These signal delays can converted into distances with the aid of the propagation velocity of the signals become. For Each reference unit is the mobile after a transit time measurement Object on an imaginary circle with the radius of the corresponding Distance. If three such circles are cut, then this yields the desired location of the mobile object.

Zur Laufzeitmessung – auch bezeichnet als „Time of Flight Measurement" – von elektromagnetischen oder akustischen Signalen zwischen zwei Objekten eines Ortungssystems ist in der Regel eine Synchronisierung der Uhren dieser Objekte erforderlich. Dies ist insbesondere bei sehr kleinen Signallaufzeiten, wie sie bei der Übertragung von elektromagnetischen Wellen auftreten, problematisch, da eine hohe Genauigkeit der Synchronisierung notwendig wäre.to Runtime measurement - too referred to as "Time of Flight Measurement "- of electromagnetic or acoustic signals between two objects of a positioning system is usually a synchronization of the clocks of these objects required. This is especially with very small signal propagation times, as they are in the transfer from electromagnetic waves occur, problematic as a high accuracy of synchronization would be necessary.

Bei existierenden Systemen wird dieses Problem oft dadurch gelöst, dass die Teilnehmer über Funktransceiver zur Synchronisierung sowie Ultraschalltransducer für die Signallaufzeit-Messung verfügen, wie in [4] beschrieben. Eine Referenzeinheit sendet zeitgleich ein Funksignal und ein Ultraschallsignal an das mobile Objekt. Beim Erhalt des Funksignals wird die interne Uhr des mobilen Objekts zurückgesetzt. Da sich das elektromagnetische Signal wesentlich schneller als das Akustik-Signal ausbreitet, fällt nur die Signallaufzeit des Akustik-Signals ins Gewicht. Die Uhr des mobilen Objekts wird also lediglich die Zeit messen, die der Schall von der Referenzeinheit zum Objekt benötigt hat. Anschließend wird das Verfahren mit den anderen Referenzeinheiten wiederholt und die Position des Objekts per Triangulation ermittelt. Die Nachteile dieses Verfahrens sind, dass für die Referenzeinheiten sowohl Ultraschalltransceiver als auch Funktransceiver benötigt werden. Ferner ist eine Sequenz von Messungen erforderlich, während der das mobile Objekt seine Position nicht wesentlich verändern darf.at Existing systems often solve this problem by: the participants over Radio transceiver for synchronization and ultrasonic transducer for the Have signal transit time measurement, as described in [4]. A reference unit sends in at the same time Radio signal and an ultrasonic signal to the mobile object. At the Receiving the radio signal becomes the internal clock of the mobile object reset. Because the electromagnetic signal is much faster than that Acoustic signal propagates falls only the signal delay of the acoustic signal in the weight. The clock of the mobile object will therefore only measure the time that the Sound from the reference unit to the object has needed. Subsequently, will repeats the procedure with the other reference units and the Position of the object determined by triangulation. The disadvantages this procedure are that for the reference units both ultrasonic transceiver and radio transceiver needed become. Furthermore, a sequence of measurements is required while the the mobile object is not allowed to change its position significantly.

Das satellitengestützte Navigationssystem GPS (Global Positioning System) ermöglicht eine weltweite satellitengestützte Lokalisierung, wie in [3] beschrieben. Die Satelliten sind mit Atomuhren ausgestattet und senden in einem bestimmten Zeitraster Funksignale aus, welche mit einem Zeitstempel zur Synchronisation der Uhren der Satelliten der der Uhr eines Objekts versehen sind. Mit einem GPS-Empfänger können die Funksignale erfasst und per Triangulation ausgewertet werden.The satellite-based Navigation system GPS (Global Positioning System) allows one worldwide satellite-based Localization as described in [3]. The satellites are with atomic clocks equipped and send in a certain time frame radio signals off, which with a timestamp to synchronize the clocks the satellites of the clock of an object are provided. With a GPS receiver can the radio signals are detected and evaluated by triangulation.

In einem alternativen Ansatz der Signallaufzeit-Bestimmung wird die Synchronisation der Uhren vermieden. Bei diesem Ansatz der Signallaufzeit-Bestimmung wird von einem ersten Teilnehmer ein Signal emittiert und die Zeit gemessen, bis das aktiv oder passiv von einem im Empfangsbereich des ersten Teilnehmers befindlichen, zweiten Teilnehmer reflektierte Signal wieder eintrifft, wie in [1] beschrieben. Auch hier ist eine Sequenz von Messungen erforderlich. Bei der aktiven Reflektion werden außerdem für jeden Teilnehmer sowohl eine Sendeeinheit als auch eine Empfangseinheit benötigt. Die passive Reflektion ist jedoch wenig praktikabel, da die Teilnehmer nicht identifiziert werden können. Ferner hat das reflektierte Signal aufgrund der Streuung einen geringen Pegel und ist gegebenenfalls stark verrauscht, wodurch Fehler bei der Signalerkennung auftreten können und somit die Verlässlichkeit und die Genauigkeit der Positionsbestimmung für einen Teilnehmer herabgesetzt ist.In an alternative approach of signal transit time determination is the Synchronization of the clocks avoided. In this approach of signal transit time determination a signal is emitted by a first participant and the time measured until active or passive from one in the reception area the first participant located, second participant reflected signal arrives again, as described in [1]. Again, there is a sequence required by measurements. In addition, active reflection will be for everyone Subscriber both a transmitting unit and a receiving unit needed. Passive reflection, however, is not very practical because the participants can not be identified. Furthermore, the reflected signal due to the scattering has a low Level and is possibly very noisy, causing errors in the signal detection can occur and thus the reliability and the accuracy of the position determination for a subscriber reduced is.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein System und ein dazugehöriges Verfahren zum Lokalisieren eines Objekts zu schaffen, wobei die Position des Objekts bestimmt werden kann ohne dabei eine Synchronisation von Uhren vornehmen zu müssen, die im Objekt und in zur Lokalisierung benötigten Referenzeinheiten vorgesehen sind.Of the The invention is based on the problem, a system and an associated method to locate an object, the position of the Object can be determined without doing a synchronization of Having to make clocks the reference units needed in the object and for localization provided are.

Das Problem wird durch ein Verfahren und ein System zum Ermitteln einer Position eines Objekts mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.The Problem is solved by a method and a system for determining a Position of an object with the features solved according to the independent claims.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln einer Position eines Objekts wird eine zeitliche Relation, vorzugsweise der zeitliche Abstand, von Signallaufzeiten zwischen zwischen mindestens drei Referenzeinheiten ausgetauschten Signalen ermittelt; wird von dem Objekt ein Signal an die Referenzeinheiten gesendet; werden Signallaufzeitdifferenzen gebildet, welche die Differenzen der jeweiligen Signallaufzeiten des von dem Objekt gesendeten Signals zu den Referenzeinheiten beschreiben; und wird unter Verwendung der Signallaufzeitdifferenzen, der zeitlichen Relation von Signallaufzeiten sowie unter Berücksichtigung der Positionen der Referenzeinheiten die Position des Objekts ermittelt.According to the method of the invention to determine a position of an object becomes a temporal relation, preferably the time interval, of signal transit times between between at least three reference units exchanged signals determined; the object sends a signal to the reference units Posted; Signal propagation time differences are formed, which are the Differences of the respective signal propagation times of the object sent by the object Describe signal to the reference units; and is being used the signal propagation time differences, the temporal relation of signal propagation times as well as considering the Positions of the reference units determines the position of the object.

Ein erfindungsgemäßes System zum Ermitteln einer Position eines Objekts weist auf: mindestens drei Referenzeinheiten, welche eingerichtet sind zum Senden und zum Empfangen von Signalen; und eine Einrichtung zum Ermitteln einer zeitlichen Relation, vorzugsweise des zeitlichen Abstands, von Signallaufzeiten zwischen zwischen den Referenzeinheiten ausgetauschten Signalen; und ein Objekt, das eingerichtet ist zum Senden eines Signals an die Referenzeinheiten; und eine Einrichtung zum Ermitteln von Signallaufzeitdifferenzen, welche die Differenzen der jeweiligen Signallaufzeiten des von dem Objekt gesendeten Signals zu den Referenzeinheiten beschreiben; und eine Einrichtung zum Ermitteln der Position des Objekts unter Verwendung der Signallaufzeitdifferenzen, der zeitlichen Relation von Signallaufzeiten und unter Berücksichtigung der Positionen der Referenzeinheiten.One inventive system for determining a position of an object comprises: at least three reference units which are arranged to send and for receiving signals; and means for determining a temporal relation, preferably the time interval, of signal propagation times between signals exchanged between the reference units; and an object configured to transmit a signal the reference units; and means for determining signal propagation time differences, which the differences of the respective signal delays of the Describe object sent signal to the reference units; and means for determining the position of the object below Use of the signal propagation time differences, the temporal relation of signal transit times and taking into account the positions the reference units.

Mit anderen Worten verfügt jede der mindestens drei Referenzeinheiten sowohl über eine Sendeeinheit als auch über eine Empfangseinheit. Die Sendeeinheit und die Empfangseinheit können beispielsweise mittels eines Transceivers realisiert sein.With other words each of the at least three reference units both via a Transmitting unit as well over a receiving unit. The transmitting unit and the receiving unit can, for example, by means of be realized a transceiver.

Anschaulich wird erfindungsgemäß aufgrund der Verwendung von Signallaufzeitdifferenzen anstelle von Signallaufzeiten wie gemäß dem Stand der Technik im Rahmen der Ermittlung der Objektposition erreicht, dass eine Synchronisation der Uhren, die im Objekt und in zur Lokalisierung benötigten Referenzeinheiten vorgesehen sind, nicht mehr erforderlich ist.clear is due to the invention the use of signal delay differences instead of signal delays as per the stand the technique in the context of determining the object position achieved that a synchronization of the clocks in the object and in the localization required Reference units are provided, is no longer necessary.

Ferner wird erfindungsgemäß auch in dem zu lokalisierenden Objekt kein Empfänger benötigt, womit das System und insbesondere die Ausgestaltung des Objekts erheblich vereinfacht und kostengünstiger gestaltet werden kann.Further is inventively also in the object to be located does not require a receiver, whereby the system and In particular, the design of the object considerably simplified and cheaper can be designed.

Außerdem können erfindungsgemäß Steuerbefehle sowie Messdaten des Lokalisierungssystems über dieselbe Sende- und Empfangsvorrichtung übermittelt werden, mit der die Signallaufzeitsignale erfasst werden, womit das System noch einfacher und kostengünstiger realisiert werden kann.In addition, according to the invention control commands and transmit measurement data of the localization system via the same transmitting and receiving device be with which the signal delay signals are detected, which the system can be realized even easier and cheaper.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Die im Folgenden beschriebenen Ausgestaltungen betreffen das Verfahren und das System zum Ermitteln der Position eines Objekts.preferred Embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims. The Embodiments described below relate to the method and the system for determining the position of an object.

Bevorzugt ist, dass die Referenzeinheiten und das Objekt jeweils gleich schnell laufende Uhren aufweisen.Prefers is that the reference units and the object each have the same speed have running clocks.

In diesem Zusammenhang ist darauf aufmerksam zu machen, dass die Uhren zwar gleich schnell laufen, jedoch nicht synchronisiert werden müssen.In In this context, it should be noted that the watches Although they run at the same speed, they do not need to be synchronized.

Bevorzugt werden elektromagnetische Signale als Signale verwendet, deren Ausbreitungsgeschwindigkeit in Luft die Lichtgeschwindigkeit ist.Prefers Electromagnetic signals are used as signals whose propagation speed in air the speed of light is.

Bevorzugt ist ferner, dass der zeitliche Abstand der Signallaufzeiten ermittelt wird, indem zumindest zwei Referenzmessungen durchgeführt werden, wobei in einer ersten Referenzmessung eine erste der zumindest drei Referenzeinheiten ein erstes Referenzsignal an die anderen Referenzeinheiten sendet, wobei in einer zweiten Referenzmessung eine zweite der zumindest drei Referenzeinheiten ein zweites Referenzsignal an die anderen Referenzeinheiten sendet, wobei in beiden Referenzmessungen jeweils die Referenzsignal-Empfangszeitpunkte erfasst werden, und wobei unter Berücksichtigung der Position der Referenzeinheiten die jeweiligen Referenzsignal-Laufzeiten ermittelt werden.Prefers is further determined that the time interval of the signal propagation times is performed by performing at least two reference measurements, wherein in a first reference measurement, a first of the at least three Reference units a first reference signal to the other reference units sends, wherein in a second reference measurement, a second of at least three reference units a second reference signal to the other Referencing units sends, where in both reference measurements respectively the reference signal reception times are detected, and wherein considering the position of the reference units, the respective reference signal transit times be determined.

Somit wird aufgrund der Verwendung von Signallaufzeitunterschieden anstelle von Signallaufzeiten wie gemäß dem Stand der Technik im Rahmen der Ermittlung der Objektposition erreicht, dass eine Synchronisation der Uhren, die im Objekt und in zur Lokalisierung benötigten Referenzeinheiten vorgesehen sind, nicht mehr erforderlich ist.Consequently is due to the use of signal propagation time differences of signal transit times as in the state the technique achieved in the context of the determination of the object position, that is a synchronization of the clocks in the object and in the localization required Reference units are provided, is no longer necessary.

Ferner ist bevorzugt, dass die zeitliche Relation der Signallaufzeiten ermittelt wird unter Verwendung der folgenden Vorschriften, wobei unter Berücksichtigung der ersten Referenzmessung folgende Vorschriften verwendet werden: tab + ts,b + Δtb = tr,ba + Δta, tbc + ts,b + Δtb = tr,bc + Δtc, Δta – Δtc = tab – tbc – tr,ba + tr,bc,wobei mit

  • • tab eine Signallaufzeit zwischen einer Referenzeinheit a und einer Referenzeinheit b,
  • • ts,b ein lokaler Signalsendezeitpunkt an der Referenzeinheit b,
  • • Δtb ein Uhrenversatz zwischen einer lokalen Uhrzeit der Referenzeinheit b und einer fiktiven globalen Uhrzeit,
  • • tr,ba ein lokaler Signalempfangszeitpunkt in der Referenzeinheit a für ein von der Referenzeinheit b zur Referenzeinheit a gesendetes Signal,
  • • Δta ein Uhrenversatz zwischen einer lokalen Uhrzeit der Referenzeinheit a und der fiktiven globalen Uhrzeit,
  • • tbc eine Signallaufzeit zwischen der Referenzeinheit b und einer Referenzeinheit c,
  • • tr,bc ein lokaler Signalempfangszeitpunkt in der Referenzeinheit c für ein von der Referenzeinheit b zur Referenzeinheit c gesendetes Signal, und
  • • Δtc ein Uhrenversatz zwischen einer lokalen Uhrzeit der Referenzeinheit c und der fiktiven globalen Uhrzeit
bezeichnet wird,
wobei unter Berücksichtigung der zweiten Referenzmessung folgende Vorschriften verwendet werden: tac + ts,c + Δtc = tr,ca + Δta tbc + ts,c + Δtc = tr,cb + Δtb Δta – Δtb = tac – tbc – tr,ca + tr,cb,wobei mit
  • • tac eine Signallaufzeit zwischen der Referenzeinheit a und der Referenzeinheit c,
  • • ts,c ein lokaler Signalsendezeitpunkt an der Referenzeinheit c,
  • • tr,ca ein lokaler Signalempfangszeitpunkt in der Referenzeinheit a für ein von der Referenzeinheit c zur Referenzeinheit a gesendetes Signal, und
  • • tr,cb ein lokaler Signalempfangszeitpunkt in der Referenzeinheit b für ein von der Referenzeinheit c zur Referenzeinheit b gesendetes Signal bezeichnet wird.
Furthermore, it is preferred that the temporal relation of the signal propagation times is determined using the following rules, wherein, taking into account the first reference measurement, the following rules are used: t from + t s, b + Δt b = t r, ba + Δt a . t bc + t s, b + Δt b = t r, bc + Δt c . .delta.t a - Δt c = t from - t bc - t r, ba + t r, bc . being with
  • T from a signal delay between a reference unit a and a reference unit b,
  • T s, b is a local signal transmission time at the reference unit b,
  • Δt b is a clock offset between a local time of the reference unit b and a fictitious global time,
  • T r, ba is a local signal reception time in the reference unit a for a signal sent from the reference unit b to the reference unit a,
  • Δt a is a clock offset between a local time of the reference unit a and the fictitious global time,
  • T bc a signal transit time between the reference unit b and a reference unit c,
  • T r, bc is a local signal reception time in the reference unit c for a signal sent from the reference unit b to the reference unit c, and
  • Δt c is a clock offset between a local time of the reference unit c and the fictitious global time
referred to as,
taking into account the second reference measurement, the following rules are used: t ac + t s, c + Δt c = t r, ca + Δt a t bc + t s, c + Δt c = t r, cb + Δt b .delta.t a - Δt b = t ac - t bc - t r, ca + t r, cb . being with
  • T ac a signal transit time between the reference unit a and the reference unit c,
  • T s, c is a local signal transmission time at the reference unit c,
  • T r, ca a local signal reception time in the reference unit a for a signal sent from the reference unit c to the reference unit a, and
  • T r, cb denotes a local signal reception time in the reference unit b for a signal sent from the reference unit c to the reference unit b.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung werden die Signallaufzeitdifferenzen des von dem Objekt zu den Referenzeinheiten gesendeten Signals unter Verwendung der Referenzsignal-Empfangszeitpunkte und der Referenzsignal-Laufzeiten gebildet. Ferner werden zum Ermitteln der Position des Objekts Laufwegeunterschiede des von dem Objekt zu den Referenzeinheiten gesendeten Signals berücksichtigt.According to one Embodiment of the invention, the signal propagation time differences of the signal sent from the object to the reference units Use of the reference signal reception times and the reference signal transit times formed. Further, to determine the position of the object, running path differences the signal sent from the object to the reference units.

Bevorzugt werden die Laufwegeunterschiede unter Verwendung folgender Vorschriften ermittelt: d1 = (tr,ma – tr,mb + tac – tbc – tr,ca + tr,cb)·vp d2 = (tr,ma – tr,mc + tab – tbc – tr,ba + tr,bc)·vp wobei mit

  • • d1 ein zwischen den Referenzeinheiten a und b vorhandener Laufwegeunterschied des vom Objekt an die Referenzeinheiten gesendeten Signals,
  • • d2 ein zwischen den Referenzeinheiten a und c vorhandener Laufwegeunterschied des vom Objekt an die Referenzeinheiten gesendeten Signals,
  • • tr,ma ein lokaler Signalempfangszeitpunkt in der Referenzeinheit a für das vom Objekt an die Referenzeinheiten gesendete Signal,
  • • tr,mb ein lokaler Signalempfangszeitpunkt in der Referenzeinheit b für das vom Objekt an die Referenzeinheiten gesendete Signal, und
  • • tr,mc ein lokaler Signalempfangszeitpunkt in der Referenzeinheit c für das vom Objekt an die Referenzeinheiten gesendete Signal bezeichnet wird.
Preferably, the differences in running distances are determined using the following rules: d 1 = (t r, ma - t r, mb + t ac - t bc - t r, ca + t r, cb ) · V p d 2 = (t r, ma - t r, mc + t from - t bc - t r, ba + t r, bc ) · V p being with
  • D 1 is a path difference between the reference units a and b of the signal sent by the object to the reference units,
  • D 2 is a running-path difference between the reference units a and c of the signal sent by the object to the reference units,
  • T r, ma is a local signal reception time in the reference unit a for the signal sent from the object to the reference units,
  • T r, mb is a local signal reception time in the reference unit b for the signal sent by the object to the reference units, and
  • T r, mc is a local signal reception time in the reference unit c for the signal sent from the object to the reference units.

Bevorzugt wird ferner die Position des Objekts gemäß folgenden Vorschriften ermittelt: xm = c1·ym + c2,mit

Figure 00080001
und
Figure 00090001
wobei mit

  • • xa eine erste Teil-Positionsangabe der Referenzeinheit a bezogen auf eine erste Koordinatenrichtung,
  • • ya eine zweite Teil-Positionsangabe der Referenzeinheit a bezogen auf eine zweite Koordinatenrichtung,
  • • xb eine erste Teil-Positionsangabe der Referenzeinheit b bezogen auf die erste Koordinatenrichtung,
  • • yb eine zweite Teil-Positionsangabe der Referenzeinheit b bezogen auf die zweite Koordinatenrichtung,
  • • xc eine erste Teil-Positionsangabe der Referenzeinheit c bezogen auf die erste Koordinatenrichtung,
  • • yc eine zweite Teil-Positionsangabe der Referenzeinheit c bezogen auf die zweite Koordinatenrichtung,
  • • xm eine erste Teil-Positionsangabe des Objekts bezogen auf die erste Koordinatenrichtung, und
  • • ym eine zweite Teil-Positionsangabe des Objekts bezogen auf die zweite Koordinatenrichtung bezeichnet wird.
Furthermore, the position of the object is preferably determined according to the following rules: x m = c 1 · y m + c 2 . With
Figure 00080001
and
Figure 00090001
being with
  • X a is a first partial position specification of the reference unit a with respect to a first coordinate direction,
  • Y a a second partial position specification of the reference unit a with respect to a second coordinate direction,
  • X b a first partial position specification of the reference unit b with respect to the first coordinate direction,
  • Y b is a second partial position specification of the reference unit b with respect to the second coordinate direction,
  • X c is a first partial position specification of the reference unit c with respect to the first coordinate direction,
  • Y c a second partial position specification of the reference unit c with respect to the second coordinate direction,
  • X m is a first partial position specification of the object relative to the first coordinate direction, and
  • • y m is a second partial position information of the object referred to the second coordinate direction.

Auf Grund des oben angegebenen quadratischen Zusammenhangs gibt es zwei potenzielle Positionen für das Objekt, nämlich xm1, ym1 und xm2, ym2.Due to the quadratic relationship given above, there are two potential positions for the object, namely x m1 , y m1 and x m2 , y m2 .

Die richtige Position kann erfindungsgemäß eindeutig bestimmt werden, indem für beide Positionen mit Hilfe folgender Vorschriften die Laufwegeunterschiede d1, d2 (Deltadistanzen) zurückrechnet und anschließend mit dem gegebenen Wertepaar d1, d2 verglichen werden:

Figure 00100001
According to the invention, the correct position can be determined unambiguously by calculating the path differences d 1 , d 2 (delta distances ) for both positions using the following instructions and then comparing them with the given value pair d 1 , d 2 :
Figure 00100001

Wenn das gegebene Wertpaar d1, d2 mit dem rückgerechneten Wertepaar d1, d2 übereinstimmt, ist die richtige Positionsangabe ermittelt.If the given value pair d 1 , d 2 coincides with the value pair d 1 , d 2 that has been recalculated, the correct position indication is determined.

Es kann auch Positionen geben, für die die Gegenrechnung in beiden Fällen dasselbe rückgerechnete Wertepaar d1, d2 liefert. In einem solchen Fall kann die richtige Positionsangabe durch eine Plausibilitätsanalyse aus den beiden möglichen Positionsangaben ausgewählt werden.There may also be positions for which the opposite calculation supplies the same recalculated value pair d 1 , d 2 in both cases. In such a case, the correct position indication can be selected by a plausibility analysis from the two possible position information.

Bevorzugt wird die Position des Objekts im Objekt ermittelt.Prefers the position of the object in the object is determined.

Ferner ist bevorzugt, dass als Objekt ein autonomes System verwendet wird, welches in Abhängigkeit von der ermittelten Position gesteuert wird.Further it is preferred that an autonomous system be used as the object, which depends on the determined position is controlled.

Das autonome System kann beispielsweise ein Heim-Roboter (z.B. ein autonomer Staubsauger-Roboter oder dgl.), ein Industrieroboter, der z.B. Teile von einer Maschine zu einer anderen Maschine transportiert, oder ein Personal Digital Assistant (PDA) sein, mit dessen Hilfe ein Nutzer navigieren kann.The For example, a home robot (e.g., an autonomous Vacuum cleaner robot or the like), an industrial robot, e.g. parts transported from one machine to another machine, or a Personal Digital Assistant (PDA) with the help of which Users can navigate.

Außerdem ist bevorzugt, dass das erfindungsgemäße Verfahren in einem der folgenden Bereiche eingesetzt wird: Roboterlokalisierung, Lagerautomatisierung, Inhouse-Lokalisierung, Warehouse-Tracking oder E-Commerce.Besides that is preferred that the inventive method in one of the following Areas: robot localization, warehouse automation, In-house localization, Warehouse tracking or e-commerce.

Beispielsweise können im Bereich der Roboterlokalisierung das erfindungsgemäße Verfahren und System dazu verwendet werden, die Position eines Heim-Roboters, wie beispielsweise eines autonomen Staubsauger-Roboters, oder die Position eines Industrieroboters zu ermitteln, der beispielsweise zum Transportieren von Teilen verwendet wird, um ein Navigieren des Roboters zu ermöglichen.For example can in the field of robot localization, the inventive method and system are used to determine the position of a home robot, such as an autonomous vacuum cleaner robot, or the Position of an industrial robot to determine, for example used to transport parts to navigate to enable the robot.

Im Anwendungsfall der Inhouse-Lokalisierung kann beispielsweise die Position eines gesuchten Objekts, wie beispielsweise eines bestimmten Produkts in einem Kaufhaus oder eines Autoschlüssels oder eines Mobiltelefons, in einem Wohnraum, ermittelt werden.in the Use case of in-house localization, for example, the Position of a searched object, such as a particular one Products in a department store or a car key or a mobile phone, in a living room, to be determined.

Ein weiteres Beispiel ist die Positionsbestimmung einer Person, die ein Objekt mit zumindest einer Sendeeinheit mit sich führt. Das Objekt kann beispielsweise ein PDA mit einer Funk-Sendeeinheit, ein Mobiltelefon oder ein separater Mini-Funksender sein. Mit der Positionsbestimmung der Person können der Person, die sich beispielsweise in einer Ausstellung oder in einem Kaufhaus befindet, von einem Zentralrechner gezielt Informationen übermittelt werden, wie beispielsweise geschichtliche Informationen zu den jeweiligen Exponaten der Ausstellung oder Zusatzinformation über eine bestimmte Ware in dem Kaufhaus. Die Ausgabe der Informationen erfolgt beispielsweise über Lautsprecher oder über eine Bildschirmanzeige.One Another example is the position determination of a person who an object with at least one transmitting unit carries with it. The The object can be, for example, a PDA with a radio transmission unit. a mobile phone or a separate mini-radio transmitter. With the position determination the person can the person, for example, in an exhibition or in a department store, targeted by a central computer information transmitted such as historical information about each Exhibits of the exhibition or additional information about a particular Goods in the department store. The information is output via loudspeakers, for example or over a screen.

Bevorzugt weist das Objekt einen Empfänger zum Empfangen eines Signals auf.Prefers the object has a receiver for receiving a signal.

Damit können von dem Objekt die zur Positionsbestimmung eines Objekts notwendigen Daten empfangen werden, so dass die Ermittlung der Position des Objekts oder die Ermittlung der Position des Objekts relativ zu einem Suchobjekt im Objekt durchgeführt werden kann.Thus, the data necessary for determining the position of an object can be received by the object so that the determination of the position of the object or the determination of the position of the object relative to a search object in the object can be performed.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weisen die Referenzeinheiten und das Objekt jeweils gleich schnell laufende Uhren auf.According to one Another embodiment of the invention, the reference units and the object each equally fast running clocks on.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Die Erfindung kann in Software, d.h. mittels eines Computerprogramms, in Hardware, d.h. mittels einer speziellen elektronischen Schaltung, oder in beliebig hybrider Form, d.h. in beliebiger Kombination in Software und Hardware, realisiert sein.embodiments The invention is illustrated in the figures and will be described below explained in more detail. The Invention can be used in software, i. by means of a computer program, in hardware, i. by means of a special electronic circuit, or in any hybrid form, i. in any combination in Software and hardware, be realized.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine Darstellung des geometrischen Zusammenhangs bei der Lokalisierung eines Objekts, der im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Systems ausgenutzt wird; 1 a representation of the geometric relationship in the localization of an object that is exploited in the context of the method and the system according to the invention;

2 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems; 2 a first embodiment of the system according to the invention;

3 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems. 3 a second embodiment of the system according to the invention.

Erste AusführungsformFirst embodiment

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 1 und 2 eine erste Ausführungsform der Erfindung beschrieben.The following is with reference to 1 and 2 a first embodiment of the invention described.

Gemäß der ersten Ausführungsform sind mindestens drei Referenzeinheiten, und wie in 2 gezeigt, drei Referenzeinheiten a, b, c vorgesehen, welche eingerichtet sind zum Senden und zum Empfangen von Funksignalen. Mit anderen Worten verfügt jede Referenzeinheit a, b, c sowohl über eine Funk-Sendeeinheit als auch über eine Funk-Empfangseinheit, welche gemäß den Ausführungsbeispielen gemäß dem Bluetooth-Standard eingerichtet sind. Die Funk-Sendeeinheit und die Funk-Empfangseinheit können beispielsweise mittels eines Transceivers realisiert sein.According to the first embodiment, at least three reference units, and as in 2 3, three reference units a, b, c are provided, which are set up for transmitting and receiving radio signals. In other words, each reference unit a, b, c has both a radio transmitting unit and a radio receiving unit, which are arranged according to the embodiments according to the Bluetooth standard. The radio transmission unit and the radio reception unit can be realized, for example, by means of a transceiver.

Die drei Referenzeinheiten a, b, c sind in einem Wohnraum W installiert, wobei ihre jeweiligen Positionen (xa, ya); (xb, yb); (xc, yc) (siehe 1) als Positionsangaben bezogen auf eine erste und eine zweite, zu der ersten orthogonale, Koordinatenrichtung in einem vorgegebenen kartesischen Koordinatensystem bekannt sind.The three reference units a, b, c are installed in a living space W with their respective positions (x a , y a ); ( xb , yb ); (x c , y c ) (see 1 ) are known as position information relative to a first and a second, to the first orthogonal coordinate direction in a given Cartesian coordinate system.

Ferner ist ein Objekt m vorgesehen, das eingerichtet ist zum Senden eines Funksignals an die Referenzeinheiten a, b, c. Mit anderen Worten weist das Objekt m zumindest eine Funk-Sendeeinheit auf, es kann jedoch, wie bei dieser Ausführungsform, zusätzlich eine Funk-Empfangseinheit aufweisen. Das Objekt m befindet sich ebenfalls im Wohnraum W an einer aktuellen Position (xm, ym) (siehe 1) als Positionsangaben des Objekts m bezogen auf die erste und die zweite Koordinatenrichtung.Furthermore, an object m is provided, which is set up for transmitting a radio signal to the reference units a, b, c. In other words, the object m has at least one radio transmission unit, however, as in this embodiment, it may additionally have a radio reception unit. The object m is also located in the living space W at a current position (x m , y m ) (see 1 ) as position information of the object m with respect to the first and second coordinate directions.

Zusätzlich können Sensoren S vorgesehen sein zum Erfassen von Parametern, wie beispielsweise der Temperatur, der Luftfeuchtigkeit oder anderen physikalischen Parametern.In addition, sensors can S be provided for detecting parameters, such as the Temperature, humidity or other physical parameters.

Diese Sensoren S können beispielsweise separat im Wohnraum W oder in den Referenzeinheiten a, b, c installiert sein.These Sensors S can for example, separately in the living room W or in the reference units a, b, c are installed.

Bei dieser Ausführungsform sind die Sensoren S in den Referenzeinheiten a, b, c installiert.at this embodiment the sensors S are installed in the reference units a, b, c.

Ferner ist bei dieser Ausführungsform der Erfindung das Objekt m ein autonomer Staubsauger-Roboter 1, welcher eingerichtet ist zur selbständigen Orientierung und Bewegung innerhalb einer von dem Staubsauger-Roboter 1 zu reinigenden Umgebung. Der Staubsauger-Roboter 1 weist eine Saugeinheit 15, eine Antriebseinheit 12, eine Funk-Empfangseinheit 13, eine Funk-Sendeeinheit 14 und einen Mikroprozessor 11 auf, der die einzelnen Staubsaugerkomponenten steuern kann.Further, in this embodiment of the invention, the object m is an autonomous vacuum cleaner robot 1 which is arranged for independent orientation and movement within one of the vacuum cleaner robot 1 to be cleaned environment. The vacuum cleaner robot 1 has a suction unit 15 , a drive unit 12 , a radio receiving unit 13 , a radio transmission unit 14 and a microprocessor 11 on, who can control the individual vacuum cleaner components.

Um die Reinigung durchzuführen ist es für den Staubsauger-Roboter 1 erforderlich, dass er sich in der Umgebung orientieren kann, was wiederum zur Voraussetzung hat, dass er seine eigene Position innerhalb der Umgebung ermitteln kann, um daraus abhängig von beispielsweise einer in seinem Speicher gespeicherten Route seine Bewegungsrichtung und Bewegungsgeschwindigkeit zu berechnen.To perform the cleaning it is for the vacuum cleaner robot 1 It is necessary for him to be able to orientate himself in the environment, which in turn presupposes that he can determine his own position within the environment in order to depend on, for example, one stored in his memory th route to calculate its direction of movement and movement speed.

Die in den Referenzeinheiten a, b, c vorgesehenen Sensoren S können ferner dem Staubsauger-Roboter 1 Informationen liefern, die er zur Erledigung seiner Aufgabe benötigt. Bei dieser Ausführungsform sind die Sensoren S beispielsweise Sensoren zur Ermittlung von Hindernissen, die in der zu reinigenden Umgebung enthalten sind und somit dem Staubsauger-Roboter 1 auf seiner zuvor gespeicherten Route, in der das Hindernis noch nicht berücksichtigt ist, im Weg sind.The sensors S provided in the reference units a, b, c may further be the vacuum cleaner robot 1 Provide information that he needs to complete his task. In this embodiment, the sensors S are, for example, sensors for detecting obstacles contained in the environment to be cleaned and thus the vacuum cleaner robot 1 on its previously stored route, where the obstacle is not yet taken into account, are in the way.

Zusätzlich oder alternativ weist der Staubsauger-Roboter 1 Bewegungssensoren (nicht dargestellt) auf, die ein Anstoßen des Staubsauger-Roboters 1 an anderen Objekten, wie beispielsweise Tischen und Stühlen, oder den oben beschriebenen neu, d.h. nach Erstellen und Speichern der Routenkarte, hinzugekommenen sind, verhindern.Additionally or alternatively, the vacuum cleaner robot 1 Motion sensors (not shown), which is a abutment of the vacuum cleaner robot 1 on other objects, such as tables and chairs, or the new ones described above, that are added after creating and saving the route map, prevent.

Bei dieser Ausführungsform sind die Funksignale, die von den Referenzeinheiten a, b, c bzw. dem Staubsauger-Roboter 1 ausgesendet werden, Funksignale, deren Ausbreitungsgeschwindigkeit vp bekannt ist, wie beispielsweise für ein Funksignal in Luft die Lichtgeschwindigkeit.In this embodiment, the radio signals from the reference units a, b, c and the vacuum cleaner robot, respectively 1 be emitted, radio signals whose propagation velocity v p is known, such as for a radio signal in air, the speed of light.

Der Staubsauger-Roboter 1 und die drei Referenzeinheiten a, b, c werden im Folgenden auch als Teilnehmer bezeichnet.The vacuum cleaner robot 1 and the three reference units a, b, c are also referred to below as participants.

Alle Teilnehmer weisen gleich schnell laufende Uhren auf, die nicht synchronisiert sein müssen, d.h. die aktuelle lokale Uhrzeit eines Teilnehmers ist den anderen Teilnehmern nicht bekannt.All Participants have equally fast running clocks that are not synchronized have to be i.e. the current local time of one participant is the other Participants not known.

Mittels des im Staubsauger-Roboter 1 vorgesehenen Mikroprozessors 11 sind die im Folgenden beschriebenen Einrichtungen in Form eines Computerprogramms realisiert, welches bei Ausführung die im folgenden Verfahren beschriebenen Verfahrensschritte aufweist.By means of the vacuum cleaner robot 1 provided microprocessor 11 the devices described below are implemented in the form of a computer program which, when executed, has the method steps described in the following method.

Der Staubsauger-Roboter 1 ist mit einer ersten Einrichtung versehen zum Ermitteln einer zeitlichen Relation, vorzugsweise des Abstands, von Signallaufzeiten zwischen zwischen den Referenzeinheiten a, b, c ausgetauschten Signalen. Die erste Einrichtung kann aber auch in einer der Referenzeinheiten a, b, c vorgesehen sein.The vacuum cleaner robot 1 is provided with a first device for determining a temporal relation, preferably the distance, of signal propagation times between signals exchanged between the reference units a, b, c. However, the first device can also be provided in one of the reference units a, b, c.

Ferner ist der Staubsauger-Roboter 1 mit einer zweiten Einrichtung versehen zum Ermitteln von Signallaufzeitdifferenzen, welche die Differenzen der jeweiligen Signallaufzeiten des von dem Staubsauger-Roboter 1 gesendeten Signals zu den Referenzeinheiten a, b, c beschreiben. Auch diese zweite Einrichtung kann, wenn es erwünscht ist, in einer der Referenzeinheiten a, b, c angeordnet sein.Further, the vacuum cleaner robot 1 with a second device for determining signal propagation time differences, which are the differences of the respective signal propagation times of the vacuum cleaner robot 1 transmitted signal to the reference units a, b, c describe. This second device can, if desired, also be arranged in one of the reference units a, b, c.

Außerdem ist der Staubsauger-Roboter 1 mit einer dritten Einrichtung versehen zum Ermitteln der Position des Staubsauger-Roboters 1 unter Verwendung der Signallaufzeitdifferenzen, der zeitlichen Relation von Signallaufzeiten und unter Berücksichtigung der Positionen xa, ya; xb, yb; xc, yc der Referenzeinheiten a, b, c.In addition, the vacuum cleaner robot 1 provided with a third means for detecting the position of the vacuum cleaner robot 1 using the signal propagation time differences, the temporal relation of signal propagation times and taking into account the positions x a , y a ; xb , yb ; x c , y c of the reference units a, b, c.

Es ist in diesem Zusammenhang anzumerken, dass die Einrichtung in einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung gemäß allen Ausführungsformen in einer eigenständigen Einheit, welche einen entsprechend programmierten Mikroprozessor aufweist, realisiert sein kann.It It should be noted in this connection that the institution is in one alternative embodiment of the invention according to all embodiments in a separate Unit, which has a suitably programmed microprocessor has, can be realized.

Nun wird detailliert und unter Bezugnahme auf 1 und 2 der Vorgang des Lokalisierens des Staubsauger-Roboters 1 beschrieben.Now will be detailed and with reference to 1 and 2 the process of locating the vacuum cleaner robot 1 described.

Der autonome Staubsauger-Roboter 1 kann sich im Wohnraum W frei fortbewegen und reinigt, je nach Voreinstellung durch einen Benutzer, den Wohnraum W automatisch. Dazu empfängt der Staubsauger-Roboter 1 von den Sensoren S Informationen über Hindernisse, um somit die gespeicherte und somit voreingestellte Route gegebenenfalls abhängig von der Existenz von neuen Hindernissen auf der voreingestellten Route, anzupassen.The autonomous vacuum cleaner robot 1 can move freely in the living room W and cleans, depending on the default by a user, the living room W automatically. The vacuum cleaner robot receives this 1 from the sensors S information about obstacles, so as to adapt the stored and thus preset route, if necessary, depending on the existence of new obstacles on the preset route.

Um zu ermöglichen, dass der Staubsauger-Roboter 1 das zu reinigende Zimmer auffinden kann und in diesem Zimmer die vorgegebene Reinigungsroute abfahren kann, wird die aktuelle Position (xm, ym) (siehe 1) des Staubsauger-Roboters 1 ermittelt.To allow the vacuum cleaner robot 1 the room to be cleaned can find and in this room the predetermined cleaning route can depart, the current position (x m , y m ) (see 1 ) of the vacuum cleaner robot 1 determined.

Bevor der Staubsauger-Roboter 1 lokalisiert werden kann ist es notwendig eine zeitliche Relation von Signallaufzeiten zwischen zwischen den Referenzeinheiten a, b, c ausgetauschten Signalen zu ermitteln. Mit anderen Worten wird ein zeitlicher Bezug zwischen den Referenzeinheiten a, b, c hergestellt, wobei deren geometrische Anordnung herangezogen wird. Dies erfolgt mittels zweier Referenzmessungen die im Folgenden noch näher beschrieben werden.Before the vacuum cleaner robot 1 can be localized, it is necessary to determine a temporal relation of signal transit times between signals exchanged between the reference units a, b, c. With In other words, a temporal relationship between the reference units a, b, c is made, taking their geometric arrangement is used. This is done by means of two reference measurements which will be described in more detail below.

Zur eigentlichen Positionsbestimmung des Staubsauger-Roboters 1 ist nur eine einzige Messung erforderlich, wobei der genaue Kommunikationsvorgang und der Steuervorgang der einzelnen Teilnehmer aus Gründen der besseren Verständlichkeit der Darstellung der Erfindung nicht näher beschrieben werden. Bei Beginn des Lokalisierungsvorgangs sendet der Staubsauger-Roboter 1 über seine Funk-Sendeeinheit 14 ein Lokalisierungs-Funksignal aus, welches von den Referenzeinheiten a, b, c empfangen wird. Aus den lokalen Empfangszeitpunkten können anschließend die Laufzeitunterschiede und damit Laufwegeunterschiede (Deltadistanzen) des Lokalisierungs-Funksignals zu den einzelnen Referenzeinheiten a, b, c ermittelt werden.For the actual position determination of the vacuum cleaner robot 1 is only a single measurement required, the exact communication process and the control process of the individual participants for reasons of clarity of the presentation of the invention will not be described in detail. At the beginning of the localization process, the vacuum cleaner robot sends 1 via its radio transmission unit 14 a localization radio signal received from the reference units a, b, c. From the local receiving times, the transit time differences and thus running distances differences (delta distances) of the localization radio signal to the individual reference units a, b, c can then be determined.

Vor einer weiteren Erläuterung werden zunächst einige Größen eingeführt, wobei gilt p, q ∊ {a, b, c, m}

  • • lpq: räumlich kürzeste Entfernung zwischen Teilnehmern p und q;
  • • tpq: Funksignallaufzeit zwischen Teilnehmern p und q;
  • • tp: Lokale Uhrzeit von Teilnehmer p;
  • • Δtp: Uhrenversatz zwischen globaler Uhrzeit und lokaler Uhrzeit in Teilnehmer p;
  • • ts,p: Lokaler Signalsendezeitpunkt in Teilnehmer p;
  • • tr,pq: Lokaler Signalempfangszeitpunkt in Teilnehmer q für ein von Teilnehmer p an den Teilnehmer q gesendetes Funksignal.
Before further explanation, some quantities are first introduced, where p, q ∈ {a, b, c, m}
  • • l pq : spatially shortest distance between participants p and q;
  • • t pq : radio signal transit time between subscribers p and q;
  • • t p : local time of subscriber p;
  • • Δt p : clock offset between global time and local time in subscriber p;
  • T s, p : local signal transmission time in subscriber p;
  • • t r, pq : local signal reception time in subscriber q for a radio signal transmitted by subscriber p to subscriber q.

Die lokalen Uhrzeiten ta, tb, tc, tm der einzelnen Teilnehmer werden über Offsets in Relation zu einer fiktiven globalen Uhrzeit tg gesetzt, was folgende Vorschrift ergibt; tg = ta + Δta = tb + Δtb = tc + Δtc = tm + Δtm . (1) The local times t a , t b , t c , t m of the individual subscribers are set via offsets in relation to a fictitious global time t g , resulting in the following rule; t G = t a + Δt a = t b + Δt b = t c + Δt c = t m + Δt m , (1)

Die Signallaufzeiten zwischen den einzelnen Teilnehmern können über folgende Vorschriften bestimmt werden:

Figure 00180001
wobei mit

  • • tam eine Signallaufzeit zwischen der Referenzeinheit a und dem Staubsauger-Roboter 1 (Objekt m),
  • • tbm eine Signallaufzeit zwischen der Referenzeinheit b und dem Staubsauger-Roboter 1,
  • • tcm eine Signallaufzeit zwischen der Referenzeinheit c und dem Staubsauger-Roboter 1,
  • tab eine Signallaufzeit zwischen der Referenzeinheit a und der Referenzeinheit b,
  • • tac eine Signallaufzeit zwischen der Referenzeinheit a und der Referenzeinheit c, und
  • • tbc eine Signallaufzeit zwischen der Referenzeinheit b und der Referenzeinheit c bezeichnet wird.
The signal transit times between the individual subscribers can be determined by the following rules:
Figure 00180001
being with
  • T on a signal transit time between the reference unit a and the vacuum cleaner robot 1 (Object m),
  • T bm a signal transit time between the reference unit b and the vacuum cleaner robot 1 .
  • T cm is a signal transit time between the reference unit c and the vacuum cleaner robot 1 .
  • t ab a signal delay between the reference unit a and the reference unit b,
  • T ac a signal transit time between the reference unit a and the reference unit c, and
  • • t bc a signal delay between the reference unit b and the reference unit c is called.

Im Folgenden werden die drei Messungen beschrieben, die zur Lokalisierung durchgeführt werden, d.h. die eigentliche Lokalisierungsmessung sowie die beiden bereits erwähnten Referenzmessungen.in the The following describes the three measurements that are required for localization carried out are, i. the actual localization measurement as well as the two already mentioned Reference measurements.

Um die Beziehungen (Offsets) der Referenzeinheiten Δta, Δtb, Δtc zur globalen Uhrzeit tg zu eliminieren, werden zwei Referenzmessungen durchgeführt. Hierbei sendet die zweite Referenzeinheit b über ihre Funk-Sendeeinheit ein erstes Referenz-Funksignal, welches von der ersten Referenzeinheit a und der dritten Referenzeinheit c mittels ihrer jeweiligen Funk-Empfangseinheiten empfangen wird.In order to eliminate the relations (offsets) of the reference units Δt a , Δt b , Δt c to the global time t g , two reference measurements are performed. In this case, the second reference unit b transmits via its radio transmission unit a first reference radio signal which is received by the first reference unit a and the third reference unit c by means of their respective radio reception units.

In der zweiten Referenzmessung sendet die dritte Referenzeinheit c über ihre Funk-Sendeeinheit ein zweites Referenz-Funksignal, welches von der ersten Referenzeinheit a und der zweiten Referenzeinheit b mittels ihrer jeweiligen Funk-Empfangseinheiten empfangen wird.In the second reference measurement sends the third reference unit c on their Radio transmission unit, a second reference radio signal, which of the first reference unit a and the second reference unit b by means of their respective radio receiving units is received.

Mit Hilfe der in 1 gezeigten geometrischen Beziehungen werden die lokalen Uhrzeiten der Referenzeinheiten a, b, c untereinander implizit synchronisiert.With the help of in 1 The geometric relationships shown, the local times of the reference units a, b, c are synchronized with each other implicitly.

Mit anderen Worten sendet in der ersten Referenzmessung die zweite Referenzeinheit b der drei Referenzeinheiten a, b, c ein erstes Referenz-Funksignal an die anderen Referenzeinheiten a und c. In der zweiten Referenzmessung sendet die dritte Referenzeinheit c der drei Referenzeinheiten a, b, c ein zweites Referenz-Funksignal an die anderen Referenzeinheiten a und b. In beiden Referenzmessungen werden jeweils die Referenz-Funksignal-Empfangszeitpunkte des jeweiligen Funksignals in der dieses Funksignal empfangenden Referenzeinheit erfasst. Unter Berücksichtigung der bekannten Positionen der Referenzeinheiten a, b, c (xa, ya), (xb, yb), (xc, yc) werden die jeweiligen Referenzsignal-Laufzeiten ermittelt.In other words, in the first reference measurement, the second reference unit b of the three reference units a, b, c transmits a first reference radio signal to the other reference units a and c. In the second reference measurement, the third reference unit c of the three reference units a, b, c sends a second reference radio signal to the other reference units a and b. In both reference measurements, the reference radio signal reception times of the respective radio signal are respectively detected in the reference unit receiving this radio signal. Taking into account the known positions of the reference units a, b, c (x a , y a ), (x b , y b ), (x c , y c ), the respective reference signal transit times are determined.

In einem nächsten Schritt wird die zeitliche Relation der Referenzsignal-Laufzeiten ermittelt, wobei unter Berücksichtigung der ersten Referenzmessung folgende Vorschriften verwendet werden: tab + ts,b + Δtb = tr,ba + Δta , (8) tbc + ts,b + Δtb = tr,bc + Δtc, (9) Δta – Δtc = tab – tbc – tr,ba + tr,bc, (10)wobei mit

  • • tab die Signallaufzeit zwischen der Referenzeinheit a und der Referenzeinheit b,
  • • ts,b ein lokaler Signalsendezeitpunkt an der Referenzeinheit b,
  • • Δtb ein Uhrenversatz zwischen einer lokalen Uhrzeit der Referenzeinheit b und der fiktiven globalen Uhrzeit tg,
  • • tr,ba ein lokaler Signalempfangszeitpunkt in der Referenzeinheit a für ein von der Referenzeinheit b zur Referenzeinheit a gesendetes Signal,
  • • Δta ein Uhrenversatz zwischen der lokalen Uhrzeit der Referenzeinheit a und der fiktiven globalen Uhrzeit tg,
  • • tbc die Signallaufzeit zwischen der Referenzeinheit b und der Referenzeinheit c,
  • • tr,bc ein lokaler Signalempfangszeitpunkt in der Referenzeinheit c für ein von der Referenzeinheit b zur Referenzeinheit c gesendetes Signal, und
  • • Δtc ein Uhrenversatz zwischen einer lokalen Uhrzeit der Referenzeinheit c und der fiktiven globalen Uhrzeit tg bezeichnet wird.
In a next step, the temporal relation of the reference signal transit times is determined, whereby the following rules are used taking into account the first reference measurement: t from + t s, b + Δt b = t r, ba + Δt a , (8th) t bc + t s, b + Δt b = t r, bc + Δt c , (9) .delta.t a - Δt c = t from - t bc - t r, ba + t r, bc , (10) being with
  • T from the signal transit time between the reference unit a and the reference unit b,
  • T s, b is a local signal transmission time at the reference unit b,
  • Δt b is a clock offset between a local time of the reference unit b and the fictitious global time t g ,
  • T r, ba is a local signal reception time in the reference unit a for a signal sent from the reference unit b to the reference unit a,
  • Δt a is a clock offset between the local time of the reference unit a and the fictitious global time t g ,
  • T bc the signal transit time between the reference unit b and the reference unit c,
  • T r, bc is a local signal reception time in the reference unit c for a signal sent from the reference unit b to the reference unit c, and
  • Δt c is a clock offset between a local time of the reference unit c and the fictitious global time t g is called.

Unter Berücksichtigung der zweiten Referenzmessung werden folgende Vorschriften verwendet: tac + ts,c + Δtc = tr,ca + Δta, (11) tbc + ts,c + Δtc = tr,cb + Δtb, (12) Δta – Δtb = tac – tbc – tr,ca + tr,cb, (13)wobei mit

  • • tac die Signallaufzeit zwischen der Referenzeinheit a und der Referenzeinheit c,
  • • ts,c ein lokaler Signalsendezeitpunkt an der Referenzeinheit c,
  • • tr,ca ein lokaler Signalempfangszeitpunkt in der Referenzeinheit a für ein von der Referenzeinheit c zur Referenzeinheit a gesendetes Signal, und
  • • tr,cb ein lokaler Signalempfangszeitpunkt in der Referenzeinheit b für ein von der Referenzeinheit c zur Referenzeinheit b gesendetes Signal bezeichnet wird.
Taking into account the second reference measurement, the following rules are used: t ac + t s, c + Δt c = t r, ca + Δt a , (11) t bc + t s, c + Δt c = t r, cb + Δt b , (12) .delta.t a - Δt b = t ac - t bc - t r, ca + t r, cb , (13) being with
  • T ac the signal transit time between the reference unit a and the reference unit c,
  • T s, c is a local signal transmission time at the reference unit c,
  • T r , ca a local signal reception time in the reference unit a for a signal sent from the reference unit c to the reference unit a, and
  • T r , cb denotes a local signal reception time in the reference unit b for a signal sent from the reference unit c to the reference unit b.

Die Referenzsignal-Laufzeiten tab, tac, tbc können aus der geometrischen Anordnung der Referenzeinheiten a, b, c ermittelt werden (siehe 1). Die Größen tr,ba, tr,bc tr,ca, tr,cb ergeben sich aus den beiden Referenzmessungen und müssen gegebenenfalls nur einmal ermittelt werden. Je nach Anforderung können die beiden Referenzmessungen jedoch in bestimmten Zeitabständen wiederholt werden, um ein zeitliches Auseinanderdriften der Uhren der Referenzeinheiten a, b, c zu kompensieren.The reference signal transit times t ab , t ac , t bc can be determined from the geometric arrangement of the reference units a, b, c (see 1 ). The variables t r, ba , t r, bc t r, ca , t r , cb result from the two reference measurements and may need to be determined only once. Depending on the requirement, however, the two reference measurements can be repeated at certain time intervals in order to compensate for a drifting apart of the clocks of the reference units a, b, c.

In einem nächsten Schritt werden die Signallaufzeitdifferenzen des von dem Staubsauger-Roboter 1 an die Referenzeinheiten a, b, c gesendeten Lokalisierungs- Funksignals unter Verwendung der Referenzsignal-Empfangszeitpunkte und der Referenzsignal-Laufzeiten gebildet. Der Staubsauger-Roboter 1 sendet das Lokalisierungs-Funksignal zu seiner lokalen Uhrzeit ts,m aus. Das Lokalisierungs-Funksignal wird von den Referenzeinheiten a, b, c zu ihrer jeweiligen lokalen Uhrzeit tr,ma, tr,mb, tr,mc empfangen. Unter Berücksichtigung der einzelnen Uhrenversätze Δta, Δtb, Δtc der Referenzeinheiten a, b, c zur globalen Uhrzeit tg (welche nicht bekannt sein müssen) werden die folgenden drei Vorschriften verwendet, wobei die Latenzzeiten der Funk-Sendeeinheiten und der Funk-Empfangseinheiten hier je Teilnehmer als konstant angenommen werden und implizit im Uhrenversatz enthalten sind: tam + ts,m + Δtm = tr,ma + Δta, (14) tbm + ts,m + Δtm = tr,mb + Δtb, (15) tcm + ts,m + Δtm = tr,mc + Δtc. (16) In a next step, the signal propagation time differences of the vacuum cleaner robot 1 formed on the reference units a, b, c transmitted localization radio signal using the reference signal reception times and the reference signal transit times. The vacuum cleaner robot 1 sends the localization radio signal to its local time t s, m . The location radio signal is received by the reference units a, b, c at their respective local time t r, ma , t r, mb , t r, mc . Taking into account the individual clock offsets Δt a , Δt b , Δt c of the reference units a, b, c at the global time t g (which need not be known) Receiving units per subscriber here are assumed to be constant and are implicitly contained in the clock offset: t at the + t s, m + Δt m = t r, ma + Δt a , (14) t bm + t s, m + Δt m = t r, mb + Δt b , (15) t cm + t s, m + Δt m = t r, mc + Δt c , (16)

Ferner werden zum Ermitteln der Position des Staubsauger-Roboters 1 Laufwegeunterschiede d1, d2 (Deltadistanzen) des von dem Staubsauger-Roboter 1 an die Referenzeinheiten a, b, c gesendeten Lokalisierungs-Funksignals berücksichtigt, wobei die Laufwegeunterschiede d1, d2 unter Verwendung folgender Vorschriften ermittelt werden: d1 = (tam – tbm)·vp = (tr,ma + Δta – tr,mb – Δtb)·vp, (17) d2 = (tam – tcm)·vp – (tr,ma + Δta – tr,mc – Δtc)·vp, (18)wobei mit

  • • d1 ein zwischen den Referenzeinheiten a und b vorhandener Laufwegeunterschied des vom Staubsauger-Roboter 1 (Objekt m) an die Referenzeinheiten gesendeten Signals,
  • • d2 ein zwischen den Referenzeinheiten a und c vorhandener Laufwegeunterschied des vom Staubsauger-Roboter 1 an die Referenzeinheiten gesendeten Signals,
  • • Δtm der Uhrenversatz zwischen der lokalen Uhrzeit des Staubsauger-Roboters 1 (Objekt m) und der fiktiven globalen Uhrzeit tg,
  • • Δta der Uhrenversatz zwischen der lokalen Uhrzeit der Referenzeinheit a und der fiktiven globalen Uhrzeit tg,
  • • Δtb der Uhrenversatz zwischen der lokalen Uhrzeit der Referenzeinheit b und der fiktiven globalen Uhrzeit tg,
  • • Δtc der Uhrenversatz zwischen der lokalen Uhrzeit der Referenzeinheit c und der fiktiven globalen Uhrzeit tg,
  • • tam die Signallaufzeit zwischen der Referenzeinheit a und dem Staubsauger-Roboter 1 (Objekt m),
  • • tbm die Signallaufzeit zwischen der Referenzeinheit b und dem Staubsauger-Roboter 1,
  • • tcm die Signallaufzeit zwischen der Referenzeinheit c und dem Staubsauger-Roboter 1,
  • • tr,ma ein lokaler Signalempfangszeitpunkt in der Referenzeinheit a für das vom Staubsauger-Roboter 1 an die Referenzeinheiten gesendete Signal,
  • • tr,mb ein lokaler Signalempfangszeitpunkt in der Referenzeinheit b für das vom Staubsauger-Roboter 1 an die Referenzeinheiten gesendete Signal,
  • • tr,mc ein lokaler Signalempfangszeitpunkt in der Referenzeinheit c für das vom Staubsauger-Roboter 1 an die Referenzeinheiten gesendete Signal, und
  • • ts,m ein lokaler Signalsendezeitpunkt im Staubsauger-Roboter 1 bezeichnet wird.
Further, to determine the position of the vacuum cleaner robot 1 Runway differences d 1 , d 2 (delta distances) of the vacuum cleaner robot 1 taken into account for the localization radio signal transmitted to the reference units a, b, c, wherein the path differences d 1 , d 2 are determined using the following rules: d 1 = (t at the - t bm ) · V p = (t r, ma + Δt a - t r, mb - Δt b ) · V p , (17) d 2 = (t at the - t cm ) · V p - (t r, ma + Δt a - t r, mc - Δt c ) · V p , (18) being with
  • D 1 is a difference in running distance between the reference units a and b and that of the vacuum cleaner robot 1 (Object m) signal sent to the reference units,
  • D 2 is a difference in running distance between the reference units a and c and that of the vacuum cleaner robot 1 signal sent to the reference units,
  • • Δt m is the clock offset between the local time of the vacuum cleaner robot 1 (Object m) and the fictitious global time t g ,
  • Δt a is the clock offset between the local time of the reference unit a and the fictitious global time t g ,
  • Δt b is the clock offset between the local time of the reference unit b and the fictitious global time t g ,
  • Δt c is the clock offset between the local time of the reference unit c and the fictitious global time t g ,
  • • t am the signal transit time between the reference unit a and the vacuum cleaner robot 1 (Object m),
  • T bm the signal transit time between the reference unit b and the vacuum cleaner robot 1 .
  • • t cm is the signal transit time between the reference unit c and the vacuum cleaner robot 1 .
  • T r , ma is a local signal reception time in the reference unit a for that of the vacuum cleaner robot 1 signal sent to the reference units,
  • T r, mb is a local signal reception time in the reference unit b for that of the vacuum cleaner robot 1 signal sent to the reference units,
  • T r , mc is a local signal reception time in the reference unit c for the vacuum cleaner robot 1 signal sent to the reference units, and
  • T s, m is a local signal transmission time in the vacuum cleaner robot 1 referred to as.

Wird die Vorschrift (13) in die Vorschrift (17) eingesetzt, wobei der Ausdruck Δta – Δtb in Vorschrift (17) durch die Vorschrift (13) ersetzt wird, so lässt sich folgende Vorschrift bilden: d1 = (tr,ma – tr,mb + tac – tbc – tr,ca + tr,cb)·vp (19) Is the provision ( 13 ) in the regulation ( 17 ), Where the term .DELTA.t a - b .DELTA.t in procedure ( 17 ) by the provision ( 13 ), the following provision can be made: d 1 = (t r, ma - t r, mb + t ac - t bc - t r, ca + t r, cb ) · V p (19)

Wird die Vorschrift (10) in die Vorschrift (18) eingesetzt, wobei der Ausdruck Δta – Δtc in Vorschrift (18) durch die Vorschrift (10) ersetzt wird, so lässt sich folgende Vorschrift bilden: d2 = (tr,ma – tr,mc + tab – tbc – tr,ba + tr,bc)·vp (20) Is the provision ( 10 ) in the regulation ( 18 ), Where the term .DELTA.t a - c .DELTA.t in procedure ( 18 ) by the provision ( 10 ), the following provision can be made: d 2 = (t r, ma - t r, mc + t from - t bc - t r, ba + t r, bc ) · V p (20)

Nachdem die Laufwegeunterschiede d1, d2 (Deltadistanzen) ermittelt wurden, kann nun die aktuelle Position (xm, ym) des Staubsauger-Roboters 1 ermittelt werden. Dabei werden die folgenden Vorschriften verwendet, die sich aus den in 1 gezeigten geometrischen Beziehungen ergeben: d1 = lam – lbm, (21) d2 = lam – lcm, (22)mit (xm – xa)2 + (ym – ya)2 = l2am , (23) (xm – xb)2 + (ym – yb)2 = l2bm , (24) (xm – xc)2 + (ym – yc)2 = l2cm , (25) (xm – x'b )2 + (ym – y'b )2 = l2bm , (26) (xm – x'b )2 + (ym – y'b )2 = l2bm , (27) (x'b – xa)2 + (y'b – ya)2 = d21 , (28)und (x'c – xa)2 + (y'c – ya)2 = d22 , (29) mit

Figure 00250001
After the running-path differences d 1 , d 2 (delta distances) have been determined, the current position (x m , y m ) of the vacuum cleaner robot can now be determined 1 be determined. In doing so, the following rules are used, which are derived from those in 1 shown geometric relationships result in: d 1 = l at the - l bm , (21) d 2 = l at the - l cm , (22) With (x m - x a ) 2 + (y m - y a ) 2 = l 2 at the , (23) (x m - x b ) 2 + (y m - y b ) 2 = l 2 bm , (24) (x m - x c ) 2 + (y m - y c ) 2 = l 2 cm , (25) (x m - x ' b ) 2 + (y m - y ' b ) 2 = l 2 bm , (26) (x m - x ' b ) 2 + (y m - y ' b ) 2 = l 2 bm , (27) (x ' b - x a ) 2 + (y ' b - y a ) 2 = d 2 1 , (28) and (x ' c - x a ) 2 + (y ' c - y a ) 2 = d 2 2 , (29) With
Figure 00250001

Aus den Vorschriften (21) bis (33) lassen sich die folgenden Vorschriften bilden: xm = c1·ym + c2, (34)mit

Figure 00250002
wobei xa, ya, xb, yb, xc und yc bekannt sind und d1 und d2 bereits ermittelt wurden, und mit
Figure 00260001
k3 = 4(–d21 (1 + 21 ) + (c1(xa – xb) + ya – yb)2), (40)wobei mit

  • • x ' / b eine erste Teil-Positionsangabe der Referenzeinheit b bezogen die erste Koordinatenrichtung auf einem Kreis mit dem Radius des Abstands der Referenzeinheit b zum Staubsauger-Roboter 1 (Objekt m) und auf einer Verlängerung einer geraden Linie zwischen dem Staubsauger-Roboter 1 und der Referenzeinheit a (lam),
  • • y ' / b eine zweite Teil-Positionsangabe der Referenzeinheit b bezogen auf die zweite Koordinatenrichtung auf einem Kreis mit dem Radius des Abstands der Referenzeinheit b zum Staubsauger-Roboter 1 und auf der Verlängerung der geraden Linie zwischen dem Staubsauger-Roboter 1 und der Referenzeinheit a (lam),
  • • x ' / c eine erste Teil-Positionsangabe der Referenzeinheit c bezogen auf die erste Koordinatenrichtung auf einem Kreis mit dem Radius des Abstands der Referenzeinheit c zum Staubsauger-Roboter 1 und auf der Verlängerung der geraden Linie zwischen dem Staubsauger-Roboter 1 und der Referenzeinheit a (lam),
  • • y ' / c eine zweite Teil-Positionsangabe der Referenzeinheit c bezogen auf die zweite Koordinatenrichtung auf einem Kreis mit dem Radius des Abstands der Referenzeinheit c zum Staubsauger-Roboter 1 und auf der Verlängerung der geraden Linie zwischen dem Staubsauger-Roboter 1 und der Referenzeinheit a (lam),
  • • xa die erste Teil-Positionsangabe der Referenzeinheit a bezogen auf die erste Koordinatenrichtung,
  • • ya die zweite Teil-Positionsangabe der Referenzeinheit a bezogen auf eine zweite Koordinatenrichtung,
  • • xb die erste Teil-Positionsangabe der Referenzeinheit b bezogen auf die erste Koordinatenrichtung,
  • • yb die zweite Teil-Positionsangabe der Referenzeinheit b bezogen auf die zweite Koordinatenrichtung,
  • • xc die erste Teil-Positionsangabe der Referenzeinheit c bezogen auf die erste Koordinatenrichtung,
  • • yc die zweite Teil-Positionsangabe der Referenzeinheit c bezogen auf die zweite Koordinatenrichtung,
  • • xm die erste Teil-Positionsangabe des Staubsauger-Roboters 1 bezogen auf die erste Koordinatenrichtung, und
  • • ym die zweite Teil-Positionsangabe des Staubsauger-Roboters 1 bezogen auf die zweite Koordinatenrichtung bezeichnet wird.
From the provisions (21) to (33) the following rules can be established: x m = c 1 · y m + c 2 , (34) With
Figure 00250002
where x a , y a , x b , y b , x c and y c are known and d 1 and d 2 have already been determined, and with
Figure 00260001
k 3 = 4 (-d 2 1 (1 + 2 1 ) + (c 1 (x a - x b ) + y a - y b ) 2 ) (40) being with
  • • x '/ b a first partial position information of the reference unit b related the first coordinate direction on a circle with the radius of the distance of the reference unit b to the vacuum cleaner robot 1 (Object m) and on an extension of a straight line between the vacuum cleaner robot 1 and the reference unit a (l am ),
  • • y '/ b a second partial position information of the reference unit b with respect to the second coordinate direction on a circle with the radius of the distance of the reference unit b to the vacuum cleaner robot 1 and on the extension of the straight line between the vacuum cleaner robot 1 and the reference unit a (l am ),
  • • x '/ c a first partial position information of the reference unit c with respect to the first coordinate direction on a circle with the radius of the distance of the reference unit c to the vacuum cleaner robot 1 and on the Extension of the straight line between the vacuum cleaner robot 1 and the reference unit a (l am ),
  • • y '/ c a second partial position information of the reference unit c with respect to the second coordinate direction on a circle with the radius of the distance of the reference unit c to the vacuum cleaner robot 1 and on the extension of the straight line between the vacuum cleaner robot 1 and the reference unit a (l am ),
  • X a is the first partial position specification of the reference unit a with respect to the first coordinate direction,
  • Y a the second partial position specification of the reference unit a with respect to a second coordinate direction,
  • X b is the first partial position specification of the reference unit b with respect to the first coordinate direction,
  • Y b is the second partial position specification of the reference unit b relative to the second coordinate direction,
  • X c the first partial position specification of the reference unit c with respect to the first coordinate direction,
  • Y c the second partial position specification of the reference unit c with respect to the second coordinate direction,
  • • x m is the first partial position of the vacuum cleaner robot 1 with respect to the first coordinate direction, and
  • • y m is the second partial position of the vacuum cleaner robot 1 referred to the second coordinate direction.

Auf Grund des oben angegebenen quadratischen Zusammenhangs gibt es zwei potenzielle Positionen für den Staubsauger-Roboter 1 (Objekt m), nämlich xm1, ym1 und xm2, ym2. Die richtige Position kann eindeutig bestimmt werden, indem für beide Positionen mit Hilfe folgender Vorschriften die Laufwegeunterschiede d1, d2 (Deltadistanzen) zurückrechnet und anschließend mit dem mittels der oben genannten Vorschriften ermittelten Wertepaar d1, d2 verglichen werden:

Figure 00280001
Due to the quadratic relationship given above, there are two potential locations for the vacuum cleaner robot 1 (Object m), namely x m1 , y m1 and x m2 , y m2 . The correct position can be determined unambiguously by calculating the path differences d 1 , d 2 (delta distances ) for both positions using the following instructions and then comparing them with the value pair d 1 , d 2 determined by means of the above-mentioned rules:
Figure 00280001

Wenn das mittels der oben genannten Vorschriften ermittelte Wertpaar d1, d2 mit dem rückgerechneten Wertepaar d1, d2 übereinstimmt, ist die richtige Positionsangabe ermittelt.If the value pair d 1 , d 2 determined by means of the abovementioned rules coincides with the recalculated value pair d 1 , d 2 , the correct position indication is determined.

Es gibt auch Positionen, für die die Gegenrechnung in beiden Fällen dasselbe rückgerechnete Wertepaar d1, d2 liefert. In einem solchen Fall wird durch eine Plausibilitätsanalyse die richtige Positionsangabe aus den beiden möglichen Positionsangaben ausgewählt.There are also items for which the counterparty calculator returns the same recalculated value pair d 1 , d 2 in both cases. In such a case, a plausibility analysis selects the correct position indication from the two possible position indications.

Zweite AusführungsformSecond embodiment

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 1 und 3 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems beschrieben. Das System gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist im Wesentlichen genauso aufgebaut wie das System gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung, mit der Ausnahme, dass ein Objekt m, bei dieser Ausführungsform ein PDA 2 (Personal Digital Assistant) und ein Suchobjekt, wie bei dieser Ausführungsform eine Ware bzw. ein Produkt P, das in einem Warenhaus bzw. Kaufhaus K gelagert ist, vorgesehen sind.The following is with reference to 1 and 3 a second embodiment of the system according to the invention described. The system according to the second embodiment of the invention is basically the same as the system according to the first embodiment of the invention, except that an object m, in this embodiment, is a PDA 2 (Personal Digital Assistant) and a search object, as in this embodiment, a product or product P, which is stored in a department store or department store K, are provided.

Der PDA 2 weist eine Funk-Empfangseinheit 22, eine Funk-Sendeeinheit 23 und einen Mikroprozessor 21 zum Steuern des PDAs 2 auf. Der Mikroprozessor 21 weist die bei der ersten Ausführungsform beschriebenen, in Form eines Computerprogramms realisierten drei Einrichtungen auf.The PDA 2 has a radio receiving unit 22 , a radio transmission unit 23 and a microprocessor 21 to control the PDA 2 on. The microprocessor 21 has the three devices described in the first embodiment realized in the form of a computer program.

Der PDA 2 ist so eingerichtet, dass er ein System zum Navigieren aufweist. Dieses System kann einem Nutzer auf der Basis von Richtung und Abstand die Position des gesuchten Produkts P angeben.The PDA 2 is set up to have a navigation system. This system may indicate to a user the location of the searched product P based on direction and distance.

Dazu wählt der Nutzer eine im PDA 2 gespeicherte Programmroutine aus, bei der der PDA 2 über seine Funk-Sendeeinheit 23 ein Suchsignal aussendet, welches von den im Kaufhaus K verteilten Referenzeinheiten a, b, c über ihre jeweilige Funk-Empfangseinheit empfangen wird. Dieses Suchsignal enthält einen Code, der dem gesuchten Produkt P zugeordnet ist, und wird gleichzeitig als Lokalisierungs-Funksignal zur Lokalisierung des PDAs 2 verwendet, wobei der Vorgang des Lokalisierens des PDAs 2 nach dem bei der ersten Ausführungsform beschriebenen Lokalisierungsverfahren abläuft.To do this, the user selects one in the PDA 2 stored program routine in which the PDA 2 via its radio transmission unit 23 emits a search signal which is received by the reference units a, b, c distributed in the department store K via their respective radio receiving unit. This search signal contains a code associated with the searched product P and at the same time serves as a localization radio signal for locating the PDA 2 used, the process of locating the PDA 2 proceeds according to the localization method described in the first embodiment.

Ferner weist das Produkt P eine Funk-Sendeeinheit auf, mittels welcher das Produkt P in vorbestimmten Zeitabständen ein Lokalisierungs-Funksignal aussendet, das den dem Produkt zugeordneten Code enthält und welches von den Referenzeinheiten a, b, c über ihre jeweilige Funk-Empfangseinheit empfangen wird. Auf Basis des vom Produkt P ausgesendeten Lokalisierungs-Funksignals kann die Position des Produkts P auf gleiche Weise wie beim PDA 2 bestimmt werden kann. Alternativ können auch mehrere Produkte P gleicher Art in einem Regalfach oder dergleichen gelagert sein, wobei über eine an diesem Regalfach vorgesehene Funk-Sendeeinheit in vorbestimmten Zeitabständen ein Lokalisierungs-Funksignal ausgesendet wird, das einen den in diesem Regalfach gelagerten Produkten zugeordneten Code enthält.Furthermore, the product P has a radio transmission unit, by means of which the product P in vorbestimm th time intervals a localization radio signal emits, which contains the code associated with the product and which is received by the reference units a, b, c via their respective radio receiving unit. Based on the localization radio signal emitted by the product P, the position of the product P may be the same as that of the PDA 2 can be determined. Alternatively, several products P of the same kind may be stored in a shelf or the like, wherein a localization radio signal is transmitted at predetermined time intervals via a provided on this shelf wireless transmitter unit containing a code stored in this shelf associated products code.

Bei dieser Ausführungsform können, da der PDA 2 auch mit einer Funk-Empfangseinheit 22 versehen ist, alle bei der Lokalisierung des PDAs 2 und des Produkts P erforderlichen Daten von den Referenzeinheiten a, b, c über deren jeweilige Funk-Sendeeinheit an den PDA 2 übertragen werden. Die Ermittlung der jeweiligen Position des PDAs 2 und des Produkts P findet dann im PDA 2 statt.In this embodiment, since the PDA 2 also with a radio receiver unit 22 is provided, all in the localization of the PDA 2 and the product P required data from the reference units a, b, c via their respective radio transmission unit to the PDA 2 be transmitted. The determination of the respective position of the PDA 2 and the product P is then found in the PDA 2 instead of.

Nachdem die Position des PDAs 2 und die Position des Produkts P ermittelt wurden, wird dem Nutzer ausgehend von der Position des PDAs 2 die Richtung, in der sich das gesuchte Produkt P befindet, und der Abstand des Produkts zum PDA 2 angezeigt. Wenn notwendig kann die zuvor beschriebene Suchprozedur wiederholt werden, bis der Nutzer das Produkt P aufgefunden hat.After the position of the PDA 2 and the position of the product P has been determined, the user is based on the position of the PDA 2 the direction in which the desired product P is located and the distance of the product to the PDA 2 displayed. If necessary, the search procedure described above can be repeated until the user has found the product P.

Dritte AusführungsformThird embodiment

Im Folgenden wird eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems beschrieben. Das System gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung ist im Wesentlichen genauso aufgebaut wie das System gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung, mit der Ausnahme, dass das Objekt m bei dieser Ausführungsform eine Person ist, die eine Funk-Sendeeinheit mit sich führt und sich in einer Ausstellung bzw. einem Museum befindet.in the Following is a third embodiment of the system according to the invention described. The system according to the third embodiment The invention is essentially the same as the system according to the first embodiment of the invention, except that the object m in this embodiment is a person who carries a radio transmitter unit with him and is in an exhibition or a museum.

Die Funk-Sendeeinheit kann beispielsweise eine in einen PDA integrierte Funk-Sendeeinheit, eine Funk-Sendeeinheit eines Mobiltelefons oder ein separater Mini-Funksender sein. Bei dieser Ausführungsform ist die Funk-Sendeeinheit ein separater Mini-Funksender, der der Person beim Betreten des Museums ausgehändigt wird.The Radio transmission unit can, for example, a built-in PDA Radio transmission unit, a radio transmission unit of a mobile phone or be a separate mini radio transmitter. In this embodiment the radio transmitting unit is a separate mini-radio transmitter belonging to the person handed on entering the museum becomes.

Der Mini-Funksender sendet in vorbestimmten Zeitabständen ein Lokalisierungs-Funksignal aus, das einen spezifischen, dem Mini-Funksender zugeordneten Code enthält und welches von den Referenzeinheiten a, b, c über ihre jeweilige Funk-Empfangseinheit empfangen wird. Auf Basis des vom Mini-Funksender ausgesendeten spezifischen Lokalisierungs-Funksignals kann die aktuelle Position des Mini-Funksenders und somit die aktuelle Position der den Mini-Funksender mit sich führenden Person ermittelt werden, wobei der Vorgang des Lokalisierens des Mini-Funksenders nach dem bei der ersten Ausführungsform beschriebenen Lokalisierungsverfahren abläuft.Of the Mini-radio transmitter sends a localization radio signal at predetermined time intervals that has a specific code associated with the mini-radio transmitter contains and which of the reference units a, b, c receive via their respective radio receiving unit becomes. Based on the mini-radio transmitter emitted specific localization radio signal, the current position of the mini-radio transmitter and thus the current position of the mini-radio transmitter leading oneself Person to be determined, the process of locating the Miniature radio transmitter according to the localization method described in the first embodiment expires.

Bei dieser Ausführungsform wird, da der Mini-Funksender über keine Funk-Empfangseinheit verfügt, die Position des Mini-Funksenders in den Referenzeinheiten a, b, c ermittelt. Die ermittelte Position des Mini-Funksenders bzw. der den Mini-Funksender mit sich führenden Person wird von den Referenzeinheiten a, b, c über ihre Funk-Sendeeinheit an einen Zentralrechner übermittelt. Alternativ kann die Übermittlung der Position des Mini-Funksenders auch über ein Datenkabel erfolgen, das die Referenzeinheiten a, b, c und den Zentralrechner miteinander zum Datenaustausch verbindet.at this embodiment is because the mini radio transmitter over no radio receiving unit has that Position of the mini radio transmitter determined in the reference units a, b, c. The determined position of the mini-radio transmitter or the mini-radio transmitter with leading Person is from the reference units a, b, c via their radio transmission unit transmitted to a central computer. Alternatively, the transmission the position of the mini-radio transmitter also via a data cable, that the reference units a, b, c and the central computer with each other connects to the data exchange.

Der Zentralrechner hat in einer Speichereinheit eine Karte des Museums mit den Austellungsobjekten gespeichert, die sich im Museum befinden. Der Zentralrechner vergleicht die aktuelle Position des Mini-Funksenders mit den gespeicherten Positionen der Austellungsobjekte.Of the Central computer has a map of the museum in a storage unit saved with the exhibition objects that are in the museum. The central computer compares the current position of the mini-radio transmitter with the saved positions of the exhibition objects.

Wenn sich der Mini-Funksender in der Nähe eines bestimmten Austellungsobjekts befindet, sendet der Zentralrechner über ein Datenkabel oder über Funk ein Steuersignal an eine Audioeinheit, welche bei diesem bestimmten Austellungsobjekt installiert ist. Die Audioeinheit spielt dann eine dem bestimmten Austellungsobjekt zugeordnete Audio-Information ab, die zuvor in der Audioeinheit gespeichert wurde. Die Audio-Information wird über einen Lautsprecher ausgegeben, der bei dem bestimmten Austellungsobjekt installiert ist.If the mini radio transmitter is located near a certain exhibition object the central computer sends via a data cable or via radio a control signal to an audio unit, which in this particular Exhibit is installed. The audio unit then plays an audio information associated with the particular exhibit which was previously stored in the audio unit. The audio information is about a Loudspeaker issued by the particular exhibition object is installed.

Alternativ kann der Lautsprecher in eine Kopfhörer-Einheit integriert sein, die eine Funk-Empfängereinheit aufweist, wobei die Audio-Information über eine in der Audioeinheit vorgesehene Funk-Sendeeinheit an die Funk-Empfängereinheit der Kopfhörer-Einheit gesendet wird und dann über den Lautsprecher, d.h. den Kopfhörer, ausgegeben wird.alternative the speaker can be integrated in a headphone unit, the one radio receiver unit wherein the audio information is via one in the audio unit provided radio transmitter unit to the radio receiver unit of the headphone unit is sent and then over the loudspeaker, i. the headphones, is issued.

Alternativ kann die Ausgabe der Informationen auch über eine Bildschirmanzeige erfolgen, die bei dem bestimmten Ausstellungsobjekt vorgesehen ist.alternative The output of the information can also be displayed on a screen take place, which is provided for the particular exhibit object.

Mit der Positionsbestimmung der Person können der Person, gezielt Informationen übermittelt werden, wie beispielsweise geschichtliche Informationen zu den jeweiligen Austellungsobjekten des Museums.With The positioning of the person can the person, targeted information transmitted such as historical information about each Exhibition objects of the museum.

Es ist anzumerken, dass das erfindungsgemäße System und das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt in den Bereichen Roboterlokalisierung, Lagerautomatisierung, Inhouse-Lokalisierung, Warehouse-Tracking und E-Commerce eingesetzt werden kann.It It should be noted that the system according to the invention and the method according to the invention preferably in the areas of robot localization, warehouse automation, In-house localization, Warehouse tracking and e-commerce can be used.

In diesem Dokument sind die folgenden Veröffentlichungen zitiert:

  • [1] J. Borenstein, H. R. Everett, and L. Feng. „Where am I?" Sensors and methods for mobile robot positioning. Technical report, University of Michigan, Apr. 1996.
  • [2] J. Hightower and G. Borriello. "Location Systems for Ubiquitous Computing" Computer, 34(8): 57-66, August 2001.
  • [3] P.-H. Dana "Global positioning system overview" http://www.colorado.edu/geography/gcraft/notes/gps/gps.html, 2000.
  • [4] N. B. Priyantha, A. Chakraborty, and H. Balakrishnan. "The Cricket location-support system", Mobile Computing and Networking, Seiten 32-43, 2000.
This document cites the following publications:
  • [1] J. Borenstein, HR Everett, and L. Feng. "Where at I", "Sensors and Methods for Mobile Robot Positioning." Technical report, University of Michigan, Apr. 1996.
  • [2] J. Hightower and G. Borriello. "Location Systems for Ubiquitous Computing" Computer, 34 (8): 57-66, August 2001.
  • [3] P.-H. Dana "Global positioning system overview" http://www.colorado.edu/geography/gcraft/notes/gps/gps.html, 2000.
  • [4] NB Priyantha, A. Chakraborty, and H. Balakrishnan. "The Cricket location-support system", Mobile Computing and Networking, pages 32-43, 2000.

aa
Referenzeinheitreference unit
bb
Referenzeinheitreference unit
cc
Referenzeinheitreference unit
mm
Objektobject
lbm l bm
räumlich kürzeste Entfernung zwischen derspatially shortest distance between the
Referenzeinheit b und dem Objekt mreference unit b and the object m
lcm l cm
räumlich kürzeste Entfernung zwischen derspatially shortest distance between the
Referenzeinheit c und dem Objekt mreference unit c and the object m
lam l am
räumlich kürzeste Entfernung zwischen derspatially shortest distance between the
Referenzeinheit a und dem Objekt mreference unit a and the object m
lab l off
räumlich kürzeste Entfernung zwischen derspatially shortest distance between the
Referenzeinheit a und der Referenzeinheit breference unit a and the reference unit b
lac l ac
räumlich kürzeste Entfernung zwischen derspatially shortest distance between the
Referenzeinheit a und der Referenzeinheit creference unit a and the reference unit c
lbc l bc
räumlich kürzeste Entfernung zwischen derspatially shortest distance between the
Referenzeinheit b und der Referenzeinheit creference unit b and the reference unit c
xa x a
Teil-Positionsangabe der Referenzeinheit a bezogen aufPart position statement the reference unit a based on
die Koordinatenrichtung xthe Coordinate direction x
ya y a
Teil-Positionsangabe der Referenzeinheit a bezogen aufPart position statement the reference unit a based on
die Koordinatenrichtung ythe Coordinate direction y
xb x b
Teil-Positionsangabe der Referenzeinheit b bezogen aufPart position statement the reference unit b based on
die Koordinatenrichtung xthe Coordinate direction x
yb y b
Teil-Positionsangabe der Referenzeinheit b bezogen aufPart position statement the reference unit b based on
die Koordinatenrichtung ythe Coordinate direction y
xc x c
Teil-Positionsangabe der Referenzeinheit c bezogen aufPart position statement the reference unit c based on
die Koordinatenrichtung xthe Coordinate direction x
yc y c
Teil-Positionsangabe der Referenzeinheit c bezogen aufPart position statement the reference unit c based on
die Koordinatenrichtung ythe Coordinate direction y
xm x m
Teil-Positionsangabe des Objekts bezogen auf diePart position statement of the object relative to the
Koordinatenrichtung xcoordinate direction x
ym y m
Teil-Positionsangabe des Objekts bezogen auf diePart position statement of the object relative to the
Koordinatenrichtung ycoordinate direction y
x ' / bx '/ b
Teil-Positionsangabe der Referenzeinheit b bezogen aufPart position statement the reference unit b based on
die Koordinatenrichtung x auf einem Kreis mit dem Radiusthe Coordinate direction x on a circle with the radius
des Abstands der Referenzeinheit b zum Objekt m und aufof Distance of the reference unit b to the object m and on
einer Verlängerung einer geraden Linie zwischen demone renewal a straight line between the
Objekt m und der Referenzeinheit a (lam).Object m and the reference unit a (l am ).
y ' / by '/ b
Teil-Positionsangabe der Referenzeinheit b bezogen aufPart position statement the reference unit b based on
die Koordinatenrichtung y auf einem Kreis mit dem Radiusthe Coordinate direction y on a circle with the radius
des Abstands der Referenzeinheit b zum Objekt m und aufof Distance of the reference unit b to the object m and on
der Verlängerung der geraden Linie zwischen dem Objekt mof the renewal the straight line between the object m
und der Referenzeinheit a (lam).and the reference unit a (l am ).
x ' / cx '/ c
Teil-Positionsangabe der Referenzeinheit c bezogen aufPart position statement the reference unit c based on
die Koordinatenrichtung x auf einem Kreis mit dem Radiusthe Coordinate direction x on a circle with the radius
des Abstands der Referenzeinheit c zum Objekt m und aufof Distance of the reference unit c to the object m and on
der Verlängerung der geraden Linie zwischen dem Objekt mof the renewal the straight line between the object m
und der Referenzeinheit a (lam).and the reference unit a (l am ).
y ' / cy '/ c
Teil-Positionsangabe der Referenzeinheit c bezogen aufPart position statement the reference unit c based on
die Koordinatenrichtung y auf einem Kreis mit dem Radiusthe Coordinate direction y on a circle with the radius
des Abstands der Referenzeinheit c zum Objekt m und aufof Distance of the reference unit c to the object m and on
der Verlängerung der geraden Linie zwischen dem Objekt mof the renewal the straight line between the object m
und der Referenzeinheit a (lam).and the reference unit a (l am ).
SS
Sensor(en)Sensor (s)
WW
WohnraumLiving room
11
Staubsauger-RoboterVacuum cleaner robot
1111
Mikroprozessormicroprocessor
1212
Antriebseinheitdrive unit
1313
Funk-EmpfangseinheitRadio receiver unit
1414
Funk-SendeeinheitRadio transmission unit
1515
Saugeinheitsuction unit
PP
Produkt bzw. Wareproduct or goods
KK
Kaufhausdepartment store
22
PDA (Personal Digital Assistant)PDA (Personal Digital Assistant)
2121
Mikroprozessormicroprocessor
2222
Funk-EmpfangseinheitRadio receiver unit
2323
Funk-SendeeinheitRadio transmission unit

Claims (14)

Verfahren zum Ermitteln einer Position eines Objekts, • bei dem eine zeitliche Relation von Signallaufzeiten zwischen zwischen mindestens drei Referenzeinheiten ausgetauschten Signalen ermittelt wird, • bei dem von dem Objekt ein Signal an die Referenzeinheiten gesendet wird, • bei dem Signallaufzeitdifferenzen gebildet werden, welche die Differenzen der jeweiligen Signallaufzeiten des von dem Objekt gesendeten Signals zu den Referenzeinheiten beschreiben, • bei dem unter Verwendung der Signallaufzeitdifferenzen, der zeitlichen Relation von Signallaufzeiten und unter Berücksichtigung der Positionen der Referenzeinheiten die Position des Objekts ermittelt wird.Method for determining a position of a object, • at a temporal relation of signal transit times between at least three reference units exchanged signals determined becomes, • at sent from the object a signal to the reference units becomes, • at the signal propagation time differences are formed which the differences the respective signal propagation times of the signal transmitted by the object describe to the reference units, • when using the Signal transit time differences, the temporal relation of signal transit times and considering the positions of the reference units determines the position of the object becomes. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Referenzeinheiten und das Objekt jeweils gleich schnell laufende Uhren aufweisen.Method according to claim 1, in which the reference units and the object each have the same speed have running clocks. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem als Signale elektromagnetische Signale verwendet werden.Method according to claim 1 or 2, in which uses as signals electromagnetic signals become. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, • bei dem die zeitliche Relation der Signallaufzeiten ermittelt wird, indem zumindest zwei Referenzmessungen durchgeführt werden, • wobei in einer ersten Referenzmessung eine erste der zumindest drei Referenzeinheiten ein erstes Referenzsignal an die anderen Referenzeinheiten sendet, • wobei in einer zweiten Referenzmessung eine zweite der zumindest drei Referenzeinheiten ein zweites Referenzsignal an die anderen Referenzeinheiten sendet, • wobei in beiden Referenzmessungen jeweils die Referenzsignal-Empfangszeitpunkte erfasst werden, und wobei unter Berücksichtigung der Position der Referenzeinheiten die jeweiligen Referenzsignal-Laufzeiten ermittelt werden.Method according to one the claims 1 to 3, • at the temporal relation of the signal propagation times is determined, by carrying out at least two reference measurements, • where in a first reference measurement, a first of the at least three reference units sends a first reference signal to the other reference units, • where in a second reference measurement, a second of the at least three reference units sends a second reference signal to the other reference units, • where in both reference measurements respectively the reference signal reception times be captured, and taking into account the position of the Referenzeinheiten the respective reference signal transit times are determined. Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem die zeitliche Relation der Signallaufzeiten ermittelt wird unter Verwendung der folgenden Vorschriften, wobei unter Berücksichtigung der ersten Referenzmessung folgende Vorschriften verwendet werden: tab + ts,b + Δtb = tr,ba + Δta, tbc + ts,b + Δtb = tr,bc + Δtc, Δta – Δtc = tab – tbc – tr,ba + tr,bc,wobei mit • tab die Signallaufzeit zwischen einer Referenzeinheit a und einer Referenzeinheit b, • ts,b ein lokaler Signalsendezeitpunkt an der Referenzeinheit b, • Δtb ein Uhrenversatz zwischen einer lokalen Uhrzeit der Referenzeinheit b und einer fiktiven globalen Uhrzeit, • tr,ba ein lokaler Signalempfangszeitpunkt in der Referenzeinheit a für ein von der Referenzeinheit b zur Referenzeinheit a gesendetes Signal, • Δta ein Uhrenversatz zwischen einer lokalen Uhrzeit der Referenzeinheit a und der fiktiven globalen Uhrzeit, • tbc eine Signallaufzeit zwischen der Referenzeinheit b und einer Referenzeinheit c, • tr,bc ein lokaler Signalempfangszeitpunkt in der Referenzeinheit c für ein von der Referenzeinheit b zur Referenzeinheit c gesendetes Signal, und • Δtc ein Uhrenversatz zwischen einer lokalen Uhrzeit der Referenzeinheit c und der fiktiven globalen Uhrzeit, bezeichnet wird, wobei unter Berücksichtigung der zweiten Referenzmessung folgende Vorschriften verwendet werden: tac + ts,c + Δtc = tr,ca + Δta tbc + ts,c + Δtc = tr,cb + Δtb Δta – Δtb = tac – tbc – tr,ca + tr,cb,wobei mit • tac eine Signallaufzeit zwischen der Referenzeinheit a und der Referenzeinheit c, • ts,c ein lokaler Signalsendezeitpunkt an der Referenzeinheit c, • tr,ca ein lokaler Signalempfangszeitpunkt in der Referenzeinheit a für ein von der Referenzeinheit c zur Referenzeinheit a gesendetes Signal, und • tr,cb ein lokaler Signalempfangszeitpunkt in der Referenzeinheit b für ein von der Referenzeinheit c zur Referenzeinheit b gesendetes Signal, bezeichnet wird.Method according to Claim 4, in which the temporal relation of the signal propagation times is determined using the following rules, taking into account the first reference measurement, the following rules are used: t from + t s, b + Δt b = t r, ba + Δt a . t bc + t s, b + Δt b = t r, bc + Δt c . .delta.t a - Δt c = t from - t bc - t r, ba + t r, bc . where with • t from the signal delay between a reference unit a and a reference unit b, • t s, b is a local signal transmission time at the reference unit b, • .DELTA.t b is a clock offset between a local time of the reference unit b and a fictitious global time, • t r , ba a local signal reception timing in the reference unit a for one of the reference unit b to the reference unit a transmitted signal, • .DELTA.t a a clock offset between a local time of the reference unit a and the fictitious global time, • tb c is a signal propagation time between the reference unit b and a Reference unit c, • t r, bc is a local signal reception time in the reference unit c for a signal sent by the reference unit b to the reference unit c signal, and • .DELTA.t c is a clock offset between a local time of the reference unit c and the fictitious global time, denoted taking into account the second reference measurement the following regulations n be used: t ac + t s, c + Δt c = t r, ca + Δt a t bc + t s, c + Δt c = t r, cb + Δt b .delta.t a - Δt b = t ac - t bc - t r, ca + t r, cb . where with • t ac a signal transit time between the reference unit a and the reference unit c, • t s, c a local signal transmission time at the reference unit c, • t r , ca a local signal reception time in the reference unit a for a from the reference unit c to the reference unit a signal transmitted, and • t r, cb is a local signal reception time in the reference unit b for a signal sent from the reference unit c to the reference unit b signal is designated. Verfahren gemäß Anspruch 4 oder 5, • bei dem die Signallaufzeitdifferenzen des von dem Objekt zu den Referenzeinheiten gesendeten Signals unter Verwendung der Referenzsignal-Empfangszeitpunkte und der Referenzsignal-Laufzeiten gebildet werden, und • bei dem zum Ermitteln der Position des Objekts Laufwegeunterschiede des von dem Objekt zu den Referenzeinheiten gesendeten Signals berücksichtigt werden.Method according to claim 4 or 5, • at the signal propagation time differences of the object to the reference units transmitted signal using the reference signal reception times and the reference signal transit times are formed, and • in which for determining the position of the object, runway differences of taken into account by the object sent to the reference units become. Verfahren gemäß Anspruch 6, bei dem die Laufwegeunterschiede unter Verwendung folgender Vorschriften ermittelt werden: d1 = (tr,ma – tr,mb + tac – tbc – tr,ca + tr,cb)·vp d2 = (tr,ma – tr,mc + tab – tbc – tr,ba + tr,bc)·vp wobei mit • d1 ein zwischen den Referenzeinheiten a und b vorhandener Laufwegeunterschied des vom Objekt an die Referenzeinheiten gesendeten Signals, • d2 ein zwischen den Referenzeinheiten a und c vorhandener Laufwegeunterschied des vom Objekt an die Referenzeinheiten gesendeten Signals, • tr,ma ein lokaler Signalempfangszeitpunkt in der Referenzeinheit a für das vom Objekt an die Referenzeinheiten gesendete Signal, • tr,mb ein lokaler Signalempfangszeitpunkt in der Referenzeinheit b für das vom Objekt an die Referenzeinheiten gesendete Signal, und • tr,mc ein lokaler Signalempfangszeitpunkt in der Referenzeinheit c für das vom Objekt an die Referenzeinheiten gesendete Signal, bezeichnet wird.Method according to claim 6, wherein the differences in running distances are determined using the following rules: d 1 = (t r, ma - t r, mb + t ac - t bc - t r, ca + t r, cb ) · V p d 2 = (t r, ma - t r, mc + t from - t bc - t r, ba + t r, bc ) · V p with d 1, a run-path difference of the signal sent by the object to the reference units between the reference units a and b, d 2, a difference in run-path between the reference units a and c of the signal transmitted by the object to the reference units, t r , ma local signal reception time in the reference unit a for the signal sent from the object to the reference units, t r, mb a local signal reception time in the reference unit b for the signal sent by the object to the reference units, and t r , mc a local signal reception time in the reference unit c for the object from the reference unit transmitted signal, is called. Verfahren gemäß Anspruch 7, bei dem die Position des Objekts gemäß folgenden Vorschriften ermittelt wird: xm = c1·ym + c2,mit
Figure 00410001
• xa eine erste Teil-Positionsangabe der Referenzeinheit a bezogen auf eine erste Koordinatenrichtung, • ya eine zweite Teil-Positionsangabe der Referenzeinheit a bezogen auf eine zweite Koordinatenrichtung, • xb eine erste Teil-Positionsangabe der Referenzeinheit b bezogen auf die erste Koordinatenrichtung, • yb eine zweite Teil-Positionsangabe der Referenzeinheit b bezogen auf die zweite Koordinatenrichtung, • xc eine erste Teil-Positionsangabe der Referenzeinheit c bezogen auf die erste Koordinatenrichtung, • yc eine zweite Teil-Positionsangabe der Referenzeinheit c bezogen auf die zweite Koordinatenrichtung, • xm eine erste Teil-Positionsangabe des Objekts bezogen auf die erste Koordinatenrichtung, und • ym eine zweite Teil-Positionsangabe des Objekts bezogen auf die zweite Koordinatenrichtung, bezeichnet wird.
Method according to claim 7, wherein the position of the object is determined according to the following rules: x m = c 1 · y m + c 2 . With
Figure 00410001
• x a a first sub-position information of the reference unit a relative to a first coordinate direction, • y a a second sub-position information of the reference unit a with respect to a second coordinate direction, • x b a first sub-position information of the reference unit b, based on the first coordinate direction • y b a second partial position information of the reference unit b with respect to the second coordinate direction, • x c a first partial position information of the reference unit c with respect to the first coordinate direction, • y c a second partial position information of the reference unit c with respect to the second Coordinate direction, x m is a first partial position specification of the object relative to the first coordinate direction, and y m is a second partial position specification of the object relative to the second coordinate direction, is called.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Position des Objekts im Objekt ermittelt wird.Method according to one the claims 1 to 8, where the position of the object in the object is determined. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem als Objekt ein autonomes System verwendet wird, welches abhängig von der ermittelten Position gesteuert wird.Method according to one the claims 1 to 9, in which an autonomous system is used as object, which depends controlled by the determined position. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, eingesetzt in einem der folgenden Bereiche: Roboterlokalisierung, Lagerautomatisierung, Inhouse-Lokalisierung, Warehouse-Tracking oder E-Commerce.Method according to one the claims 1 to 9, used in one of the following areas: robot localization, Warehouse automation, in-house localization, Warehouse tracking or e-commerce. System zum Ermitteln einer Position eines Objekts, mit • mindestens drei Referenzeinheiten, welche eingerichtet sind zum Senden und zum Empfangen von Signalen, und • mit einer Einrichtung zum Ermitteln einer zeitlichen Relation von Signallaufzeiten zwischen zwischen den Referenzeinheiten ausgetauschten Signalen, • mit einem Objekt, das eingerichtet ist zum Senden eines Signals an die Referenzeinheiten, • mit einer Einrichtung zum Ermitteln von Signallaufzeitdifferenzen, welche die Differenzen der jeweiligen Signallaufzeiten des von dem Objekt gesendeten Signals zu den Referenzeinheiten beschreiben, und • mit einer Einrichtung zum Ermitteln der Position des Objekts unter Verwendung der Signallaufzeitdifferenzen, der zeitlichen Relation von Signallaufzeiten und unter Berücksichtigung der Positionen der Referenzeinheiten.System for determining a position of an object, With • at least three reference units which are arranged to send and for receiving signals, and • with a facility for Determining a temporal relation of signal transit times between signals exchanged between the reference units, • with a Object arranged to send a signal to the reference units, • with a Device for determining signal propagation time differences, which the differences of the respective signal propagation times of the object Describe the transmitted signal to the reference units, and • with a Device for determining the position of the object using the signal propagation time differences, the temporal relation of signal propagation times and considering the positions of the reference units. System gemäß Anspruch 12, wobei das Objekt einen Empfänger zum Empfangen eines Signals aufweist.System according to claim 12, wherein the object is a receiver for receiving a signal. System gemäß Anspruch 12 oder 13, wobei die Referenzeinheiten und das Objekt jeweils gleich schnell laufende Uhren aufweisen.System according to claim 12 or 13, wherein the reference units and the object are each equally fast have running clocks.
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