DE102009053872A1

DE102009053872A1 - Method for locating a passive RFID transponder

Info

Publication number: DE102009053872A1
Application number: DE102009053872A
Authority: DE
Inventors: Uwe Dettmar; Rainer Kronberger
Original assignee: Fachhochschule Koeln
Current assignee: DETTMAR, UWE, PROF. DR.-ING., DE; KRONBERGER, RAINER, PROF. DR.-ING., DE
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2011-05-26
Also published as: WO2011060942A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lokalisierung eines passiven RFID-Transponders (1) in einem von mindestens drei Peilantennen (3) aufgespannten Überwachungsfeld (2), dem mindestens eine Komplementärantenne (4) zugeordnet ist. Die Peilantennen (3) weisen einen Öffnungswinkelbereich (5) auf, innerhalb dem sie ein elektromagnetisches Feld zur von der Komplementärantenne (4) feststellbaren Aktivierung des RFID-Transponders (1) aussenden oder ein in Folge einer Aktivierung des RFID-Transponders (1) durch die Komplementärantenne (4) von dem RFID-Transponder (1) ausgesendetes Lokalisierungssignal (15) empfangen. Dabei wird die Lage des RFID-Transponders (1) in dem Überwachungsfeld (2) durch Peilung mittels der Peilantennen (3) ermittelt, wobei bei jeder der Peilantennen (3) der Öffnungswinkelbereich (5) mit einem ersten Detektionswinkel (6) in einer ersten, vorzugsweise einer horizontalen Ebene über das Überwachungsfeld (2) geschwenkt und ein durch Grenzwinkel beschränkter Winkelbereich bestimmt wird, innerhalb dem die Peilantenne (3) den RFID-Transponder (1) aktiviert oder ein Lokalisierungssignal (15) des RFID-Transponders (1) empfängt. Anschließend wird der Schnittbereich (10) der bestimmten Winkelbereiche der Peilantennen (3) ermittelt und dessen Schwerpunkt als Schätzwert für die Lage des RFID-Transponders (1) berechnet.The present invention relates to a method for locating a passive RFID transponder (1) in a monitoring field (2) spanned by at least three DF antennas (3), to which at least one complementary antenna (4) is assigned. The DF antennas (3) have an opening angle range (5) within which they emit an electromagnetic field to the Komplementärantenne (4) detectable activation of the RFID transponder (1) or as a result of activation of the RFID transponder (1) the complementary antenna (4) receives the localization signal (15) emitted by the RFID transponder (1). The position of the RFID transponder (1) in the monitoring field (2) is determined by bearing using the DF antennas (3), wherein in each of the DF antennas (3) of the opening angle range (5) with a first detection angle (6) in a first , preferably a horizontal plane is pivoted over the monitoring field (2) and an angle range limited by limiting angle is determined, within which the DF antenna (3) activates the RFID transponder (1) or receives a localization signal (15) of the RFID transponder (1) , Subsequently, the intersection region (10) of the specific angular ranges of the DF antennas (3) is determined and its center of gravity is calculated as an estimate for the position of the RFID transponder (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lokalisierung eines passiven RFID-Transponders in einem von mindestens drei Peilantennen aufgespannten Überwachungsfeld, dem mindestens eine Komplementärantenne zugeordnet ist, wobei die Peilantennen einen Öffnungswinkelbereich aufweisen, innerhalb dem die Peilantennen ein elektromagnetisches Feld zur von der Komplementärantenne feststellbaren Aktivierung des RFID-Transponders aussenden, oder ein in Folge einer Aktivierung des RFID-Transponders durch die Komplementärantenne von dem RFID-Transponders ausgesendetes Lokalisierungssignal empfangen, und wobei die Lage des RFID-Transponders in dem Überwachungsbereich durch Peilung mittels der Peilantennen ermittelt wird.The present invention relates to a method for locating a passive RFID transponder in a surveillance field spanned by at least three DF antennas, to which at least one complementary antenna is assigned, the DF antennas having an opening angle range within which the DF antennas form an electromagnetic field for activation of the immobilizer detectable by the complementary antenna Transmit RFID transponders, or received as a result of activation of the RFID transponder by the Komplementärantenne emitted by the RFID transponder localization signal, and wherein the position of the RFID transponder in the surveillance area is determined by bearing using the DF antennas.

Bei der RFID-Technologie (Radio Frequency Identification) handelt es sich um ein funkbasiertes, kontaktloses Identifikationsverfahren, das die automatische Identifizierung und Lokalisierung von Gegenständen ermöglicht, die mit einem RFID-Transponder versehen sind, und damit erheblich die Erfassung und Speicherung von Daten erleichtert. Ein RFID-System besteht allgemein aus einem Transponder, der sich am oder im Gegenstand befindet und diesen durch eine in dem Transponder enthaltene digitale Kennung kennzeichnet, sowie einem Lesegerät zum Auslesen der Transponderkennung. Dabei werden zur Kennzeichnung von Gegenständen üblicherweise passive RFID-Transponder verwendet, die ohne eigene Energieversorgung auskommen und ihre Energie aus dem elektromagnetischen Feld des Lesegerätes beziehen. Hierfür weist der RFID-Transponder eine Planarantenne auf, in die das Funkfeld des Lesegerätes eine Spannung induziert. Ist die Feldstärke des elektromagnetischen Feldes ausreichend hoch und die Lage der Planarantenne relativ zu den eingestrahlten elektromagnetischen Wellen derart, dass die induzierte Spannung zur Versorgung des im Transponder enthaltenen RFID-Chips ausreicht, d. h. die so genannte Aktivierungsschwelle erreicht wird, sendet der RFID-Transponder ein Signal mit seiner Kennung aus. Aufgrund dieses Verhaltens ist eine Ortsbestimmung des RFID-Transponders durch Peilung möglich.Radio Frequency Identification (RFID) technology is a radio-based, contactless identification technique that enables the automatic identification and location of objects equipped with an RFID transponder, greatly facilitating the collection and storage of data. An RFID system generally consists of a transponder which is located on or in the article and identifies it by a digital identifier contained in the transponder, as well as a reader for reading out the transponder identifier. In this case, passive RFID transponders are usually used to identify objects that do not require their own power supply and obtain their energy from the electromagnetic field of the reader. For this purpose, the RFID transponder on a planar antenna, in which the radio field of the reader induces a voltage. If the field strength of the electromagnetic field is sufficiently high and the position of the planar antenna relative to the radiated electromagnetic waves such that the induced voltage is sufficient to supply the RFID chip contained in the transponder, d. H. the so-called activation threshold is reached, the RFID transponder sends out a signal with its identifier. Due to this behavior, a location of the RFID transponder is possible by Bearing.

Peilverfahren zur Bestimmung der Lageposition eines passiven RFID-Transponders im dreidimensionalen Raum sind allgemein bekannt. Sie dienen insbesondere der Ortsbestimmung von Gegenständen, die mit passiven RFID-Transpondern versehen sind. Nach heutigem Stand der Technik erfolgt die Positionsbestimmung eines Gegenstandes meist derart, dass unter Verwendung der an einem RFID-Lesegerät befindlichen festen, omnidirektionalen Antennen sowie aus den Lesesignalen mit Hilfe von Verfahren zur Winkel-, Laufzeit- oder Signalstärkemessung (RSSI, received signal strength indication), statistischen Methoden und Referenzmessungen die Position eines RFID-Transponders, auch RFID-Tag genannt, ermittelt wird.Bearing methods for determining the positional position of a passive RFID transponder in three-dimensional space are well known. They serve in particular the location of objects that are provided with passive RFID transponders. According to the current state of the art, the position determination of an object usually takes place in such a way that using the fixed, omnidirectional antennas located on an RFID reader and from the read signals with the aid of methods for angular, transit time or signal strength measurement (RSSI) ), statistical methods and reference measurements, the position of an RFID transponder, also called RFID tag, is determined.

Beispielsweise ist ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines passiven Transponders in einem Funksystem aus der deutschen Offenlegungschrift DE 10 2006 049 862 A1 bekannt. Sie beschreibt ein RFID-System zur Positionsbestimmung eines passiven Transponders, bei dem wenigstens eine Sende-/Empfangseinrichtung vorgesehen ist, die mit einer Mehrzahl von ortsverschiedenen Lokalisationsantennen gekoppelt ist, wobei zwischen den Lokalisationsantennen, d. h. in deren Empfangsbereich, ein oder eine Mehrzahl von zu lokalisierenden RFID-Transpondern angeordnet ist. Die Sende-/Empfangseinrichtung aktiviert und identifiziert die RFID-Transponder und veranlasst, dass nur der zu lokalisierende RFID-Transponder beginnt, ein Lokalisationssignal zu senden. Zur Bestimmung seiner Lage durch das RFID-System erzeugt er ein Lokalisationssignal oder reflektiert ein von der Sende-/Empfangseinrichtung eingestrahltes Trägersignal mit einer Modulation des Trägersignals mit dem Lokalisationssignal, beispielsweise durch Lastmodulation. Die feststehenden Lokalisationsantennen, deren Position im Raum bekannt ist, empfangen zeitverschobene Replika des Funksignals des Transponders und führen sie einem Lokalisationsempfänger zur Auswertung zu. Die Auswertung erfolgt anhand von Laufzeitdifferenzen, Intensitäten und ggf. Richtungen der Replika des Lokalisationssignals. Anhand dieser Informationen kann der Ort des zu lokalisierenden Transponders bzw. des Objektes, an dem der zu lokalisierende Transponder angebracht ist, bestimmt werden. Dabei ist die primäre Größe bei der Auswertung die Laufzeitdifferenz, die aus den Empfangssignalen der Lokalisationsantennen gewonnen werden kann. Die Empfangssignalintensität und Richtung sind demgegenüber lediglich für eine Plausibilitätsprüfung einbezogen.For example, a method for determining the position of a passive transponder in a radio system from the German Offenlegungschrift DE 10 2006 049 862 A1 known. It describes an RFID system for determining the position of a passive transponder, in which at least one transceiver device is provided, which is coupled to a plurality of location-different localization antennas, wherein between the localization antennas, ie in the reception area, one or a plurality of to be located RFID transponders is arranged. The transceiver activates and identifies the RFID transponders and causes only the RFID transponder to be located to begin transmitting a localization signal. To determine its position by the RFID system, it generates a localization signal or reflects a carrier signal irradiated by the transceiver with a modulation of the carrier signal with the localization signal, for example by load modulation. The fixed Lokalisationsantennen whose position is known in space, receive time-shifted replica of the radio signal of the transponder and lead them to a Lokalisationsempfänger for evaluation. The evaluation takes place on the basis of transit time differences, intensities and possibly directions of the replica of the localization signal. On the basis of this information, the location of the transponder to be located or of the object to which the transponder to be located is attached can be determined. The primary variable in the evaluation is the transit time difference, which can be obtained from the received signals of the localization antennas. In contrast, the received signal intensity and direction are only included for a plausibility check.

Für die Bestimmung der Signallaufzeitdifferenzen bei den einzelnen Lokalisationsantennen werden die relativen Phasenlagen der Empfangssignale der Lokalisationsantennen bestimmt. Hierdurch wird das Verfahren besonders komplex und aufwendig.For the determination of the signal propagation time differences in the individual localization antennas, the relative phase angles of the received signals of the localization antennas are determined. As a result, the method is particularly complex and expensive.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Verfahren zur Lokalisierung passiver RFID-Transponder bereit zu stellen, dass auf technisch einfachem Wege realisiert werden kann und höchste Genauigkeit bei der Ortsbestimmung des RFID-Transponders bietet. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen formuliert und werden nachfolgend erläutert.It is therefore an object of the present invention to provide an alternative method for locating passive RFID transponders that can be realized in a technically simple way and offers the highest accuracy in determining the location of the RFID transponder. This object is solved by the features of claim 1, advantageous developments of the invention are formulated in the dependent claims and are explained below.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Lokalisierung eines passiven RFID-Transponders in einem von mindestens drei Peilantennen aufgespannten Überwachungsfeld vorgeschlagen, dem mindestens eine Komplementärantenne zugeordnet ist, wobei die Peilantennen einen Öffnungswinkelbereich aufweisen, innerhalb dem die Peilantennen ein elektromagnetisches Feld zur von der Komplementärantenne feststellbaren Aktivierung des RFID-Transponders aussenden oder ein in Folge einer Aktivierung des RFID-Transponders durch die Komplementärantenne von dem RFID-Transponders ausgesendetes Lokalisierungssignal empfangen, und wobei die Lage des RFID-Transponders in dem Überwachungsfeld durch Peilung mittels der Peilantennen ermittelt wird, wobei weiterhin bei jeder der Peilantennen der Öffnungswinkelbereich mit einem ersten Detektionswinkel in einer ersten, vorzugsweise einer horizontalen Ebene über das Überwachungsfeld geschwenkt und ein durch Grenzwinkel beschränkter Winkelbereich bestimmt wird, innerhalb dem die schwenkende Peilantenne den RFID-Transponder aktiviert oder ein Lokalisierungssignal des RFID-Transponders empfängt, wobei anschließend der Schnittbereich der bestimmten Winkelbereiche der Peilantennen ermittelt und dessen Schwerpunkt als Schätzwert für die Lage des RFID-Transponders berechnet wird. According to the invention, a method is proposed for locating a passive RFID transponder in a monitoring field spanned by at least three DF antennas, to which at least one complementary antenna is assigned, the DF antennas having an opening angle range within which the DF antennas form an electromagnetic field for activating the RFID detectable by the complementary antenna Transmit transponders or received as a result of activation of the RFID transponder by the complementary antenna of the RFID transponder localization signal, and wherein the position of the RFID transponder in the monitoring field is determined by bearing using the DF antennas, wherein further in each of the DF antennas the opening angle range is pivoted with a first detection angle in a first, preferably a horizontal plane over the monitoring field and an angle range limited by limiting angle is determined, in FIG within which the pivoting DF antenna activates the RFID transponder or receives a localization signal of the RFID transponder, wherein subsequently determines the intersection of the specific angular ranges of DF antennas and its center of gravity is calculated as an estimate of the position of the RFID transponder.

Die Grundidee der vorliegenden Erfindung liegt darin, die Lokalisierung eines RFID-Transponders durch Bestimmung der Richtung oder des Winkels durchzuführen, innerhalb der bzw. dem die Aussendung eines elektromagnetischen Feldes ausreichender Feldstärke einer Peilantenne den RFID-Transponder aktivieren kann, oder aus der/in dem eine Peilantenne ein Lokalisationssignal des RFID-Transponders empfängt, was als „Direction of Arrival” (DoA) oder „Angle of Arrival” (AoA) bezeichnet werden kann. Erfindungsgemäß wird diese Richtungs- bzw. Winkelbestimmung, nachfolgend auch „Peilen” genannt, mit Hilfe von mindestens drei direktionalen, ortsverschiedenen Peilantennen, d. h. aus mindestens drei unterschiedlichen Richtungen durchgeführt. Dabei wird die Ungenauigkeit der Peilung durch die Detektionswinkel der Peilantennen berücksichtigt.The basic idea of the present invention is to carry out the localization of an RFID transponder by determining the direction or the angle within which the emission of an electromagnetic field of sufficient field strength of a DF antenna can activate the RFID transponder, or out of / in the a DF antenna receives a localization signal from the RFID transponder, which may be referred to as the "Direction of Arrival" (DoA) or "Angle of Arrival" (AoA). According to the invention, this direction or angle determination, also referred to below as "aiming", is determined with the aid of at least three directional, location-dependent DF antennas, ie. H. performed from at least three different directions. The inaccuracy of the bearing is taken into account by the detection angle of the DF antennas.

Die mindestens drei Peilantennen weisen hierzu eine Richtcharakteristik, insbesondere eine Keulencharakteristik auf, so dass die Peilantennen einen kegelförmigen bzw. in einer Ebene betrachtet, einen fächerförmigen Öffnungswinkelbereich mit einem Detektionswinkel aufweisen, innerhalb dem ein Funksignals ausgesendet oder empfangen werden kann. Der Detektionswinkel ist dabei wesentlich kleiner als der jeweilige Schwenkwinkelbereich einer Peilantenne. Beispielsweise kann der Schwenkwinkelbereich zwischen 90° und 360° betragen, wobei sich ein Schwenkwinkel von 90° beispielsweise bei einer Peilantenne mit Inneneckenmontage, ein Schwenkwinkel von 180° bei einer offenen Wandmontage oder ein Schwenkwinkel von 360° im Falle einer Montage im offenen Raum anbietet. Demgegenüber kann der Detektionswinkel je nach Keulencharakteristik der für diese Anwendung typischerweise eingesetzten Antennen zwischen 10° und 45° betragen und ist bedingt durch die Breite der Keule, die den Detektionswinkel im Wesentlichen definiert. Eine Schwenkung des Öffnungswinkelbereichs kann mechanisch durch Schwenkung der Peilantenne oder elektronisch durch Änderung der Richtcharakteristik der Antenne erfolgen, wie nachfolgend noch erläutert wird.For this purpose, the at least three DF antennas have a directional characteristic, in particular a lobe characteristic, so that the DF antennas have a conical or in one plane a fan-shaped aperture angle range with a detection angle within which a radio signal can be transmitted or received. The detection angle is much smaller than the respective pivot angle range of a DF antenna. For example, the pivoting angle range between 90 ° and 360 °, wherein a pivoting angle of 90 °, for example, in a DF antenna with Inneneckenmontage, offers a pivoting angle of 180 ° for an open wall mounting or a pivot angle of 360 ° in the case of mounting in open space. In contrast, depending on the characteristic of the lobe, the detection angle of the antennas typically used for this application can be between 10 ° and 45 ° and is due to the width of the lobe, which essentially defines the detection angle. A pivoting of the opening angle range can be done mechanically by pivoting the DF antenna or electronically by changing the directional characteristic of the antenna, as will be explained below.

Bei einer Peilantenne kann es sich um eine Sendeantenne handeln, die innerhalb des Öffnungswinkelbereichs ein elektromagnetisches Feld ausstrahlt, mittels welchem der RFID-Transponder aktiviert werden kann, wobei der RFID-Transponder in seinem aktivierten Zustand ein Lokalisationssignal aussendet, das von der in diesem Fall als Empfangsantenne ausgebildeten Komplementärantenne empfangen werden kann. Gemäß dieser Ausführungsvariante der Erfindung erfolgt die Peilung des RFID-Transponders derart, dass der Öffnungswinkelbereich bei Aussenden des elektromagnetischen Feldes über das Überwachungsfeld in einer ersten Ebene schwenkt und zunächst derjenige Schwenkwinkel bestimmt wird, ab dem der RFID-Transponder anspricht, d. h. die Komplementärantenne das Lokalisationssignal empfängt. Dies erfolgt dann, wenn der RFID-Transponder nahezu vollständig innerhalb des Winkelbereichs der Peilantenne einliegt. Anschließend wird in dieselbe Richtung weiter geschwenkt und derjenige Schwenkwinkel bestimmt, ab dem die Komplementärantenne das Lokalisationssignal nicht mehr empfängt. Dies ist dann der Fall, wenn der RFID-Transponder den Winkelbereich der Peilantenne nahezu vollständig verlassen hat. Die beiden bei einer Peilantenne bestimmten Schwenkwinkel definieren zwei der Hauptstrahlrichtung der Peilantenne entsprechenden Geraden in der Ebene bzw. Ebenen im Raum, die einen Winkelbereich begrenzen, innerhalb dem sich der RFID-Transponder befindet.In a DF antenna can be a transmitting antenna that emits an electromagnetic field within the opening angle range, by means of which the RFID transponder can be activated, the RFID transponder emits a localization signal in its activated state, of the in this case as Reception antenna trained complementary antenna can be received. According to this embodiment of the invention, the bearing of the RFID transponder is such that the opening angle range swivels on transmission of the electromagnetic field over the monitoring field in a first plane and first that pivot angle is determined, from which the RFID transponder responds, d. H. the complementary antenna receives the localization signal. This occurs when the RFID transponder lies almost completely within the angular range of the DF antenna. Subsequently, further pivoting in the same direction and the pivot angle is determined, from which the complementary antenna no longer receives the localization signal. This is the case when the RFID transponder has almost completely left the angular range of the DF antenna. The two pivot angles determined in a DF antenna define two straight lines in the plane or planes in the space that correspond to the main beam direction of the DF antenna, which delimit an angular range within which the RFID transponder is located.

Wird auch bei den anderen, den Überwachungsbereich aufspannenden Peilantennen nacheinander der Winkelbereich in der ersten Ebene bestimmt, innerhalb dem die Peilantenne bzw. die weiteren Peilantennen jeweils ein Lokalisationssignal in Folge der Aktivierung des RFID-Transponders durch die jeweilige Peilantenne erfassen, ist der Schnittbereich der bestimmten Winkelbereiche ein Polygon, dessen Grenzen durch die Geraden bestimmt sind, die die Hauptstrahlrichtungen beschreiben, die bei den bestimmten Schwenkwinkeln vorliegen.If the angle range in the first plane, within which the DF antenna or the other DF antennas each detect a localization signal as a consequence of the activation of the RFID transponder by the respective DF antenna, is also determined in the other, the surveillance area spanning antennas, the intersection of the particular Angular ranges A polygon whose boundaries are determined by the straight lines describing the principal ray directions present at the particular tilt angles.

Alternativ kann es sich bei einer Peilantenne um eine Empfangsantenne handeln, die innerhalb des Öffnungswinkelbereichs ein von dem RFID-Transponder ausgesendetes Lokalisationssignal empfängt. Die Komplementärantenne ist in dieser Ausführungsvariante eine Sendeantenne, die ein elektromagnetisches Feld zur Aktivierung des RFID-Transponders ausstrahlt. Gemäß dieser Ausführungsvariante der Erfindung erfolgt die Peilung des RFID-Transponders derart, dass der jeweilige Öffnungswinkelbereich der Peilantennen in einer ersten Ebene über das Überwachungsfeld geschwenkt und zunächst derjenige Schwenkwinkel bestimmt wird, ab dem die Peilantenne das Lokalisationssignal des RFID-Transponders empfängt. Dies erfolgt dann, wenn der RFID-Transponder im Wesentlichen innerhalb des Öffnungswinkelbereichs der Peilantenne einliegt. Anschließend wird derjenige Schwenkwinkel bestimmt, ab dem die Peilantenne das Lokalisationssignal nicht mehr empfängt. Dies ist dann der Fall, wenn der RFID-Transponder den Öffnungswinkelbereich der Peilantenne wesentlich verlassen hat.Alternatively, a DF antenna may be a receive antenna that is within the aperture angle range of one of the RFID transponder emitted localization signal receives. The complementary antenna in this embodiment is a transmitting antenna which emits an electromagnetic field for activating the RFID transponder. According to this embodiment of the invention, the bearing of the RFID transponder is such that the respective opening angle range of DF antennas in a first plane pivots on the monitoring field and first that pivot angle is determined, from which the DF antenna receives the localization signal of the RFID transponder. This takes place when the RFID transponder lies substantially within the opening angle range of the DF antenna. Subsequently, that pivot angle is determined, from which the DF antenna no longer receives the localization signal. This is the case when the RFID transponder has essentially left the opening angle range of the DF antenna.

Die beiden bei einer Peilantenne bestimmten Schwenkwinkel entsprechen zwei Richtungen der Hauptempfangsrichtung der Peilantenne, d. h. derjenigen Empfangsrichtung, bei der die Peilantenne die höchste Empfindlichkeit aufweist. Die Schwenkwinkel definieren Geraden in der Ebene bzw. Ebenen im Raum, die einen Winkelbereich begrenzen, innerhalb dem sich der RFID-Transponder befindet. Wird auch bei den anderen, das Überwachungsfeld aufspannenden Peilantennen nacheinander der Winkelbereich bestimmt, innerhalb dem sie jeweils ein Lokalisationssignal in Folge der Aktivierung des RFID-Transponders durch die Komplementärantenne erfassen, ist der Schnittbereich der bestimmten Winkelbereiche ein Polygon, dessen Grenzen durch die Geraden bestimmt sind, die die genannten Hauptempfangsrichtungen beschreiben, die bei den bestimmten Schwenkwinkeln vorliegen.The two determined at a DF antenna tilt angle correspond to two directions of the main receiving direction of the DF antenna, d. H. the receiving direction in which the DF antenna has the highest sensitivity. The swivel angles define straight lines in the plane or planes in space which delimit an angular range within which the RFID transponder is located. If the angular range in which they each detect a localization signal as a consequence of the activation of the RFID transponder by the complementary antenna is also determined in the other tracking antennas spanning the monitoring field, the intersection of the specific angular ranges is a polygon whose boundaries are determined by the straight line describing said main receiving directions present at the determined pivoting angles.

Im Falle einer Sendeantenne als Peilantenne kann zur Bestimmung der Schwenkwinkel als Grenzwinkel bei jedem Schwenkwinkel des Winkelbereichs der Peilantenne geprüft werden, ob von dem RFID-Transponder ein Lokalisationssignal gesendet wird, d. h. von der Komplementärantenne ein Lokalisationssignal empfangen wird. Wenn dies der Fall ist, kann dieser Schwenkwinkelwert als erster Schwenkwinkel gespeichert werden. Weiterhin kann im Falle einer Empfangsantenne als Peilantenne bei jedem Schwenkwinkel geprüft werden, ob die schwenkende Peilantenne von dem RFID-Transponder ein Lokalisationssignal empfängt. Wenn dies der Fall ist, kann dieser Schwenkwinkelwert als zweiter Schwenkwinkel gespeichert werden. In beiden der vorbeschriebenen Ausführungsvarianten sind die ermittelten Schwenkwinkel diejenigen Winkel, die als Grenzwinkel des Winkelbereichs verwendet werden können. Auf der Grundlage der Grenzwinkel kann der Schnittbereich der Winkelbereiche aller Peilantennen bestimmt und dessen Schwerpunkt berechnet werden.In the case of a transmitting antenna as a DF antenna can be checked to determine the pivot angle as critical angle at each pivot angle of the angular range of the DF antenna whether a localization signal is sent from the RFID transponder, d. H. from the complementary antenna, a localization signal is received. If this is the case, this swivel angle value can be stored as the first swivel angle. Furthermore, in the case of a receiving antenna as a DF antenna, it can be checked at each swivel angle whether the pivoting DF antenna receives a localization signal from the RFID transponder. If this is the case, this swivel angle value can be stored as a second swivel angle. In both of the embodiments described above, the determined pivot angles are those angles which can be used as the critical angle of the angular range. On the basis of the critical angle, the intersection of the angular ranges of all DF antennas can be determined and its center of gravity calculated.

In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der Öffnungswinkelbereich einer Peilantenne in der ersten Schwenkebene zunächst in eine Richtung geschwenkt wird und der erste und zweite Schwenkwinkel bestimmt werden, ab dem bzw. bis zu dem die Peilantenne ein Lokalisationssignal des RFID-Transponders empfängt oder die Peilantenne diesen aktiviert, und anschließend in die entgegengesetzte Richtung zurückgeschwenkt und die Bestimmung des zweiten und des ersten Schwenkwinkels wiederholt wird, wobei jeweils aus den beiden ersten Schwenkwinkeln und aus den beiden zweiten Schwenkwinkeln Mittelwerte gebildet und diese als Grenzwinkel des Winkelbereichs für die Schnittbereichsbestimmung verwendet werden. Dies hat den Vorteil, dass der in Folge der Breite des RFID-Transponders in der Schwenkebene auftretende Fehler kompensiert wird. Denn der RFID-Transponder wird erst dann von einer Peilantenne erkannt oder von dieser aktiviert, wenn er im Wesentlichen vollständig in dem Öffnungswinkelbereich einliegt, und nicht mehr erkannt bzw. nicht mehr aktiviert, wenn er im Wesentlichen vollständig aus dem Öffnungswinkelbereich herausgetreten ist. Hierdurch entsteht eine Verschiebung der Peilrichtung in Richtung der Schwenkbewegung, die durch die erneute Bestimmung der Schwenkwinkel und anschließender Mittelung der bestimmten Schwenkwinkelwerte kompensiert werden kann.In a preferred embodiment of the method according to the invention can be provided that the opening angle range of a DF antenna in the first pivot plane is first pivoted in one direction and the first and second pivot angle are determined, from or to which the DF antenna a localization signal of the RFID transponder receives or the DF antenna activates this, and then pivoted back in the opposite direction and the determination of the second and the first pivot angle is repeated, each formed from the two first pivot angles and the two second pivot angles averages and these as critical angle of the angular range for the Schnittbereichsbestimmung be used. This has the advantage that the error occurring as a result of the width of the RFID transponder in the pivoting plane is compensated. Because the RFID transponder is only then recognized by a DF antenna or activated by this when he is substantially completely rests in the opening angle range, and no longer recognized or not activated when he has stepped out substantially completely from the opening angle range. This results in a displacement of the bearing direction in the direction of the pivoting movement, which can be compensated by the re-determination of the swivel angle and subsequent averaging of the specific swivel angle values.

Wie bereits erwähnt, ist erfindungsgemäß mindestens eine Komplementärantenne vorgesehen. Diese ist hinsichtlich ihrer Funktionalität komplementär zu den Peilantennen ausgeführt. Dies bedeutet, dass die mindestens eine Komplementärantenne als Sendeantenne ausgebildet ist und ein elektromagnetisches Feld zur Aktivierung des RFID-Transponders aussendet, wenn die Peilantennen als Empfangsantennen ausgebildet sind, die das in Folge der Aktivierung des RFID-Transponders von diesem ausgesendete Lokalisationssignal empfangen, während ihr Öffnungswinkelbereich über das Überwachungsfeld geschwenkt wird. Ferner, dass die mindestens eine Komplementärantenne als Empfangsantenne ausgebildet ist und ein Lokalisationssignal des RFID-Transponders empfängt, wenn die Peilantennen als Sendeantennen mit einem schwenkbaren Öffnungswinkelbereich ausgebildet sind, die den RFID-Transponder zur Aussendung des Lokalisationssignals aktivieren. Vorzugsweise ist die Richtcharakteristik der Komplementärantenne omnidirektional, so dass das gesamte Überwachungsfeld zuverlässig abgedeckt wird.As already mentioned, at least one complementary antenna is provided according to the invention. This is executed in terms of their functionality complementary to the DF antennas. This means that the at least one complementary antenna is designed as a transmitting antenna and emits an electromagnetic field for activating the RFID transponder if the DF antennas are designed as receiving antennas which receive the localization signal emitted as a result of the activation of the RFID transponder while the latter Opening angle range is swiveled over the monitoring field. Further, that the at least one complementary antenna is designed as a receiving antenna and receives a localization signal of the RFID transponder when the DF antennas are designed as transmitting antennas with a pivotable opening angle range, which activate the RFID transponder for the purpose of transmitting the localization signal. Preferably, the directional characteristic of the complementary antenna is omnidirectional, so that the entire monitoring field is reliably covered.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zu den Schwenkwinkeln einer schwenkenden Peilantenne die Signalstärke des von dieser empfangenen Lokalisationssignals ermittelt und die maximal empfangene Signalstärke bestimmt werden. Dies hat den Vorteil, dass anhand der Signalstärke des Lokalisationssignals zusätzliche Informationen über die Lage des RFID-Transponders gewonnen werden können, wie nachfolgend erläutert wird.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention can be to the Pivoting angles of a pivoting DF antenna determines the signal strength of the localization signal received from this and the maximum received signal strength can be determined. This has the advantage that based on the signal strength of the localization signal additional information about the position of the RFID transponder can be obtained, as will be explained below.

Die Signalstärke kann durch den sogenannten RSSI-Wert (Received Signal Strength Indication) bewertet werden. Die Received Signal Strength Indication (RSSI) stellt einen Indikator für die Empfangsfeldstärke kabelloser Kommunikationsanwendungen dar.The signal strength can be evaluated by the so-called RSSI value (Received Signal Strength Indication). Received Signal Strength Indication (RSSI) is an indicator of the reception strength of wireless communication applications.

Beispielsweise kann die Bestimmung der Signalstärke des Lokalisationssignals dazu verwendet werden, denjenigen Schwenkwinkel einer der Peilantennen zu bestimmen, bei dem die Signalstärke des Lokalisationssignals maximal ist. Dieser Schwenkwinkel kann zur Ermittlung des zu bestimmenden Winkelbereichs verwendet werden, wobei zu diesem Schwenkwinkel zur Bildung des ersten Grenzwinkels des Winkelbereichs ein erster Winkelwert hinzuaddiert und zur Bildung des zweiten Grenzwinkels des Winkelbereichs ein zweiter Winkelwert abgezogen wird. Die beiden Winkelwerte tragen der Breite der Keule der Keulencharakteristik der Peilantenne, und damit der Unschärfe der Peilung Rechnung und sind bei einer bestimmten eingestellten Richtcharakteristik bekannt. Die Summe der beiden Winkelwerte beschreiben denjenigen Empfangsbereich der Peilantenne, bei dem sie eine im Wesentlichen gleiche Empfangsempfindlichkeit aufweist, so dass in diesem Bereich nicht genau feststellbar ist, aus welcher Richtung ein Signal empfangen wurde. Beispielsweise können die Winkelwerte zwischen 5° und 10° betragen. Vorzugsweise werden die Winkelwerte für die Berechnung des Winkelbereichs identisch gewählt.For example, the determination of the signal strength of the localization signal can be used to determine the pivoting angle of one of the DF antennas in which the signal strength of the localization signal is maximum. This swivel angle can be used to determine the angular range to be determined, wherein a first angle value is added to this swivel angle to form the first critical angle of the angular range and a second angle value is subtracted to form the second critical angle of the angular range. The two angle values take into account the width of the lobe of the lobe characteristic of the DF antenna, and thus the blur of the bearing and are known at a certain set directional characteristic. The sum of the two angle values describe that receiving range of the DF antenna in which it has a substantially identical reception sensitivity, so that in this area it is not possible to determine exactly from which direction a signal was received. For example, the angle values can be between 5 ° and 10 °. Preferably, the angle values for the calculation of the angular range are selected to be identical.

Weiterhin ist es von Vorteil, nach der Berechnung des Winkelbereichs und/oder Schwerpunktes eine Plausibilitätsprüfung vorzunehmen. Falls der gemessene Schwenkwinkel einer Peilantenne oder der berechnete Schwerpunkt nicht plausibel ist, kann bei einer, mehreren oder sogar allen Peilantennen derjenige Schwenkwinkel der Winkelbereichsbestimmung zugrunde gelegt werden, bei dem die zweithöchste Signalstärke des Lokalisationssignals gemessen wurde. Dies kann auf n Peilergebnisse pro Peilantenne und Prüfung von plausiblen Ergebnissen erweitert werden.Furthermore, it is advantageous to perform a plausibility check after the calculation of the angular range and / or center of gravity. If the measured swivel angle of a DF antenna or the calculated center of gravity is not plausible, one, several or even all DF antennas can be based on the angular range determination, at which the second highest signal strength of the localization signal was measured. This can be extended to n DF results per DF antenna and testing of plausible results.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der Detektionswinkel einer Peilantenne nach der Schwenkung des Öffnungswinkelbereichs verringert und die Bestimmung des Winkelbereichs, innerhalb dem die Peilantenne den RFID-Transponder aktiviert oder ein Lokalisationssignal des RFID-Transponders empfängt, wiederholt wird. Hierdurch kann die Genauigkeit der Lagebestimmung des RFID-Transponders verbessert werden.In a further advantageous development of the method according to the invention, it can be provided that the detection angle of a DF antenna is reduced after the tilting of the opening angle range and the determination of the angular range within which the DF antenna activates the RFID transponder or a localization signal of the RFID transponder is repeated. As a result, the accuracy of the position determination of the RFID transponder can be improved.

Vorzugsweise kann die Verkleinerung des Detektionswinkels der jeweiligen Peilantenne und die erneute Bestimmung des Winkelbereichs so oft wiederholt werden, bis diese Peilantenne den RFID-Transponder nicht mehr aktiviert oder das von diesem ausgesendete Lokalisationssignal nicht mehr empfängt. Wird mit dem zuletzt bestimmten Winkelbereich die Bestimmung des Schnittbereichs und Berechnung des Schwerpunktes durchgeführt, kann eine maximale Genauigkeit der Lokalisierung erreicht werden.Preferably, the reduction of the detection angle of the respective DF antenna and the re-determination of the angular range can be repeated until this DF antenna no longer activates the RFID transponder or no longer receives the localization signal transmitted by it. If the determination of the cutting area and calculation of the center of gravity is carried out with the last determined angle range, a maximum accuracy of the localization can be achieved.

Die Verkleinerung des Detektionswinkels kann dadurch erreicht werden, dass die Sendeleistung der Peilantenne reduziert oder die Richtcharakteristik der Peilantenne zu einer schmaleren Keulencharakteristik verändert wird. Hierbei wird die scharfe Ansprechempfindlichkeit eines RFID-Transponders ausgenutzt. Die Schwelle für das Ansprechen ist bei einem RFID-Transponder sehr empfindlich. Durch Regelung der Sendeleistung der Peilantennen und Schwenken der Keule kann der Winkel als die Richtung, bei der der RFID-Transponder bei minimaler Sendeleitung anspricht, detektiert werden. Dabei kann eine Peilantenne zunächst mit der maximalen Sendeleistung senden, wobei die Sendeleistung für jede Folgeschwenkung reduziert wird, bis der RFID-Transponder nicht mehr anspricht. Dies bedeutet, dass die Sendeleistung der Peilantenne unterhalb der für den RFID-Transponder notwendigen Aufweckschwelle liegt.The reduction of the detection angle can be achieved by reducing the transmission power of the DF antenna or by changing the directivity of the DF antenna to a narrower beam characteristic. Here, the sharp sensitivity of an RFID transponder is exploited. The threshold for the response is very sensitive in an RFID transponder. By controlling the transmission power of the DF antennas and pivoting the lobe, the angle can be detected as the direction at which the RFID transponder responds with minimal transmission line. In this case, a DF antenna can first transmit with the maximum transmission power, with the transmission power being reduced for each subsequent transmission until the RFID transponder no longer responds. This means that the transmission power of the DF antenna is below the wake-up threshold necessary for the RFID transponder.

Bei den beschriebenen Ausführungsvarianten des Verfahrens werden die Öffnungswinkelbereiche über den gesamten Schwenkbereich geschwenkt. Anschließend kann der Detektionswinkel bei allen Peilantennen verkleinert und die Winkelbereiche neu bestimmt werden.In the described embodiments of the method, the opening angle ranges are pivoted over the entire pivoting range. Subsequently, the detection angle can be reduced in all DF antennas and the angle ranges are redetermined.

Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass eine Peilantenne zunächst soweit geschwenkt wird, bis die Peilantenne den RFID-Transponder aktiviert oder ein Lokalisationssignal des RFID-Transponders empfängt, anschließend der Detektionswinkel verkleinert und die Schwenkbewegung in dieselbe Richtung fortgesetzt wird, wobei dabei der erste und zweite Schwenkwinkel bestimmt werden. Dies kann iterativ so oft wiederholt werden, bis keine Aktivierung mehr bewirkt wird oder kein Lokalisationssignal mehr empfangen wird. Anschließend kann dieses iterative Verfahren bei den weiteren Peilantennen wiederholt werden, bis schließlich bei allen Peilantennen der minimale Detektionswinkel zur Lokalisierung des RFID-Transponders eingestellt ist.Alternatively, however, it is also possible that a DF antenna is first pivoted so far until the DF antenna activates the RFID transponder or receives a localization signal of the RFID transponder, then the detection angle is reduced and the pivoting movement is continued in the same direction, in which case the first and second pivot angle can be determined. This can be repeated iteratively until no more activation is effected or no localization signal is received any more. Subsequently, this iterative method can be repeated in the other DF antennas until finally the minimum detection angle for locating the RFID transponder is set in all DF antennas.

In einer Ausführungsvariante des Verfahrens können die Öffnungswinkelbereiche der Peilantennen zeitlich nacheinander geschwenkt werden. Dies ist im Falle sendender Peilantennen notwendig, damit die Komplementärantenne korrekt feststellen kann, wann der RFID-Transponder in den Winkelbereich einer bestimmten Peilantenne eintritt bzw. diesen verlässt, um so die Grenzwinkel zu bestimmen. In dem Fall, dass die Peilantennen als Empfangsantennen ausgebildet sind, kann das Schwenken der Peilantennen und die Bestimmung der Winkelbereiche gleichzeitig erfolgen, da sich die Peilantennen dann nicht gegenseitig stören. Dies hat den Vorteil, dass die Lokalisierung des RFID-Transponders schneller durchgeführt werden kann. In one embodiment of the method, the opening angle ranges of the DF antennas can be pivoted one after the other in time. This is necessary in the case of transmitting DF antennas so that the complementary antenna can correctly determine when the RFID transponder enters or leaves the angular range of a particular DF antenna in order to determine the critical angles. In the case where the DF antennas are designed as receiving antennas, the pivoting of the DF antennas and the determination of the angular ranges can take place simultaneously, since the DF antennas will then not interfere with each other. This has the advantage that the localization of the RFID transponder can be performed faster.

Damit der RFID-Transponder bei der Schwenkbewegung innerhalb der ersten Schwenkebene detektiert wird, sollte der Erfassungsbereich der Peilantennen in der Ebene senkrecht zur ersten Schwenkebene den gesamten Raumbereich abdecken, innerhalb dem sich der RFID-Transponder befinden kann. So kann der Erfassungs- oder Sendebereich bei einer in einer Raumecke montierten Peilantenne bezogen auf die zur Schwenkebene senkrechte Ebene beispielsweise 90° betragen, wie dies bei einer Antenne mit Nierencharakteristik der Fall ist. Bevorzugt werden als Peilantennen jedoch Richtantennen verwendet, die einen schmalen kegelförmigen Öffnungsbereich in allen Raumdimensionen aufweisen, d. h. sowohl in der ersten Raumebene als auch bezüglich einer dazu senkrechten Raumebene einen Öffnungswinkelbereich von bis zu 30° besitzen.In order for the RFID transponder to be detected during the pivoting movement within the first pivot plane, the detection range of the DF antennas in the plane perpendicular to the first pivot plane should cover the entire space within which the RFID transponder can be located. For example, in the case of a bearing antenna mounted in a corner of a room, the detection or transmission range can be 90 ° with respect to the plane perpendicular to the pivoting plane, as is the case with a cardioid antenna. However, directional antennas are preferably used as DF antennas, which have a narrow conical opening area in all spatial dimensions, d. H. have an opening angle range of up to 30 ° both in the first room level and with respect to a plane perpendicular thereto.

Aus diesem Grund kann es vorkommen, dass bei einer Schwenkbewegung einer der Peilantennen innerhalb der ersten Ebene keine Aktivierung des RFID-Transponders durch das von der Peilantenne in dem Öffnungswinkelbereich ausgesendete elektromagnetische Feld erfolgt oder kein Lokalisationssignal von der Peilantenne empfangen wird. In diesem Fall kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Schwenkposition dieser Peilantenne um einen Winkel in einer zur ersten Schwenkebene senkrechten Ebene gekippt wird und die Schwenkbewegung der Peilantenne in diesem Kippwinkel zur ersten Schwenkebene wiederholt wird. Der Kippwinkel kann beispielsweise im Bereich zwischen dem halben und dem vollen Detektionswinkel liegen, so dass der neu abzusuchende Raumbereich sich zumindest teilweise mit dem ursprünglich abgesuchten Raumbereich überlappt. Dies gewährleistet, dass der RFID-Transponder nicht im peripheren Erfassungs- bzw. Sendebereich untergeht. Die Bewegung der Hauptstrahlrichtung oder Hauptempfangsrichtung der Peilantenne ist in diesem Fall entlang des Mantels eines Kegels, dessen Spitze in der Peilantenne liegt. Auch bei dieser Schwenkbewegung des Öffnungswinkels der Peilantenne über das Überwachungsfeld kann ein durch Grenzwinkel beschränkter Winkelbereich der schwenkenden Peilantenne bestimmt werden, innerhalb dem die Peilantenne den RFID-Transponder aktiviert oder das von diesem ausgesendete Lokalisationssignal empfängt. Dieser durch die beiden Grenzwinkel beschränkte Winkelbereich kann bei der erfindungsgemäßen Bestimmung des Schnittbereichs der Winkelbereiche der Peilantennen in der ersten Schwenkebene verwendet werden. Dies entspricht einer Projektion des zur ersten Schwenkebene gekippten Winkelbereichs auf die erste Schwenkebene. Aus dem Schnittbereich der Winkelbereiche der Peilantennen kann anschließend dessen Schwerpunkt berechnet werden und damit die Lageposition des RFID-Transponders in zwei Raumrichtungen bestimmt werden.For this reason, in the case of a pivot movement of one of the DF antennas within the first plane, no activation of the RFID transponder by the electromagnetic field emitted by the DF antenna in the aperture angle range or no localization signal from the DF antenna is received. In this case, it can be provided according to the invention that the pivoting position of this DF antenna is tilted by an angle in a plane perpendicular to the first pivot plane and the pivoting movement of the DF antenna is repeated in this tilt angle to the first pivot plane. The tilt angle can be, for example, in the range between half and full detection angle, so that the new area to be searched for overlaps at least partially with the originally scanned space area. This ensures that the RFID transponder does not sink in the peripheral detection or transmission range. The movement of the main beam direction or main receiving direction of the DF antenna is in this case along the mantle of a cone whose tip lies in the DF antenna. In this pivotal movement of the opening angle of the DF antenna on the monitoring field limited by critical angle range of the pivoting DF antenna can be determined within which the DF antenna activates the RFID transponder or receives the localization signal emitted by this. This limited by the two critical angle angle range can be used in the inventive determination of the intersection of the angular ranges of DF antennas in the first pivot plane. This corresponds to a projection of the angle range tilted to the first pivot plane onto the first pivot plane. From the intersection of the angular ranges of the DF antennas can then be calculated its center of gravity and thus the position of the RFID transponder position in two directions can be determined.

Für die Bestimmung der Lageposition des RFID-Transponders in der dritten Raumrichtung kann der Öffnungswinkelbereich zumindest einer der Peilantennen in Richtung des ermittelten Schwerpunktes eine weitere Schwenkbewegung in einer zweiten Ebene durchführen, die senkrecht zur ersten Schwenkebene liegt, wobei bei der weiteren Schwenkbewegung der Winkelbereich bestimmt wird, innerhalb dem die Peilantenne den RFID-Transponder aktiviert oder das von diesem ausgesendete Lokalisationssignal empfängt.For determining the positional position of the RFID transponder in the third spatial direction, the opening angle range of at least one of the DF antennas in the direction of the determined center of gravity can perform a further pivotal movement in a second plane which is perpendicular to the first pivot plane, wherein the angular range is determined during the further pivoting movement within which the DF antenna activates the RFID transponder or receives the localization signal transmitted by it.

Die Bestimmung dieses in der zweiten Ebene liegenden Winkelbereichs kann wie bei dem in der ersten Ebene liegenden Winkelbereich erfolgen. Beispielsweise können die Schwenkwinkel verwendet werden, wobei während der Schwenkbewegung in der zweiten Ebene ein erster Schwenkwinkel bestimmt wird, ab dem der RFID-Transponder durch das elektromagnetische Feld der schwenkenden Peilantenne aktiviert oder ein Lokalisationssignal des RFID-Transponders von der Peilantenne empfangen wird, und anschließend ein zweiter Schwenkwinkel bestimmt wird, bis zu dem der RFID-Transponder aktiviert ist oder das Lokalisationssignal empfangen wird.The determination of this angular range lying in the second plane can be carried out as in the angular range lying in the first plane. For example, the swivel angle can be used, wherein during the pivoting movement in the second plane, a first pivot angle is determined, from which the RFID transponder is activated by the electromagnetic field of the pivoting DF antenna or a localization signal of the RFID transponder is received by the DF antenna, and then a second swing angle is determined up to which the RFID transponder is activated or the localization signal is received.

Um eine präzisere Winkelbereichsbestimmung zu erhalten, kann auch für den Winkelbereich in der zweiten Ebene die Bestimmung des Winkelbereichs während einer Schwenkbewegung in die entgegengesetzte Richtung wiederholt werden. Dabei wird die Peilantenne in der zweiten Ebene zunächst in eine erste Schwenkrichtung geschwenkt und dabei der erste und zweite Schwenkwinkel bestimmt und anschließend in die entgegen gesetzte Schwenkrichtung zurückgeschwenkt und der erste und zweite Schwenkwinkel erneut bestimmt, wobei jeweils aus den beiden ersten Schwenkwinkeln und aus den beiden zweiten Schwenkwinkeln Mittelwerte gebildet werden. Aus dem insbesondere gemittelten ersten und dem insbesondere gemittelten zweiten Schwenkwinkel kann anschließend ein mittlerer Winkel bezogen auf die Lage der ersten Ebene bestimmt werden, d. h. ein Winkel, der mittig des Winkelbereichs liegt. Da die Lageposition des RFID-Transponders in zwei Raumrichtungen durch die Berechnung des Schwerpunktes der Winkelbereiche in der ersten Schwenkebene bereits bestimmt ist, kann die Lage des RFID-Transponders in der dritten Raumrichtung durch die Winkelbeziehungen in einem rechtwinkligen Dreieck ermittelt werden, dessen Eckpunkte durch die bekannte Position der Peilantenne, den ermittelten Schwerpunkt und die Lage des RFID-Transponders gebildet ist.In order to obtain a more precise angular range determination, the determination of the angular range during a pivoting movement in the opposite direction can also be repeated for the angular range in the second plane. In this case, the direction finding antenna in the second plane is first pivoted in a first pivoting direction and thereby determines the first and second pivoting angle and then pivoted back in the opposite pivoting direction and the first and second pivot angle again determined, in each case from the two first pivoting angles and from the two second pivot angles average values are formed. From the particular averaged first and the particular averaged second pivot angle then a mean angle based on the position of the first plane determined be, ie an angle that is centered in the angular range. Since the positional position of the RFID transponder in two spatial directions is already determined by the calculation of the center of gravity of the angular ranges in the first pivot plane, the position of the RFID transponder in the third spatial direction can be determined by the angular relationships in a right-angled triangle whose vertices point through the known position of the DF antenna, the determined center of gravity and the position of the RFID transponder is formed.

Alternativ kann der mittlere Winkel des Winkelbereichs derart bestimmt werden, dass während der Schwenkbewegung in der zweiten Ebene zu den Schwenkwinkeln der Peilantenne die Signalstärke des von dieser empfangenen Lokalisationssignals ermittelt und derjenige Schwenkwinkel bestimmt wird, bei dem die Signalstärke maximal ist. Dieser Schwenkwinkel kann als mittlerer Winkel des Winkelbereichs verwendet werden, um die zuvor erläuterte Berechnung der Lageposition des RFID-Transponders in der dritten Raumrichtung durchzuführen.Alternatively, the average angle of the angular range can be determined in such a way that, during the pivoting movement in the second plane relative to the pivoting angles of the DF antenna, the signal strength of the localization signal received therefrom is determined and the pivoting angle at which the signal strength is maximum is determined. This swivel angle can be used as an average angle of the angular range in order to carry out the previously explained calculation of the positional position of the RFID transponder in the third spatial direction.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens, können zur Verbesserung der Bestimmung der Lageposition des RFID-Transponders in der dritten Raumrichtung alle Peilantennen, insbesondere nacheinander, in Richtung des ermittelten Schwerpunktes eine weitere Schwenkbewegung in einer zweiten Ebene durchführen, die senkrecht zur ersten Schwenkebene liegt, wobei bei der weiteren Schwenkbewegung jede der Peilantennen denjenigen Winkelbereich bestimmt, innerhalb dem die jeweilige Peilantenne den RFID-Transponder aktiviert oder das von diesem ausgesendete Lokalisationssignal empfängt. Dabei kann bei jedem der bestimmten Winkelbereiche jeweils ein mittlerer Winkel bezogen auf die erste Schwenkebene gemäß der zuvor beschriebenen Verfahrensweise ermittelt werden, wobei anschließend aus allen mittleren Winkeln ein Mittelwert gebildet wird. Auf der Grundlage dieses gemittelten mittleren Winkels kann die Lage des RFID-Transponders in der dritten Raumrichtung durch die Winkelbeziehungen in einem rechtwinkligen Dreieck ermittelt werden, dessen Eckpunkte durch die bekannte Position einer der Peilantennen, den ermittelten Schwerpunkt und die Lage des RFID-Transponders gebildet ist. Dabei genügt es, eine der Peilantennen und deren Abstand zum berechneten Schwerpunkt zu verwenden.In an advantageous development of the method, in order to improve the determination of the positional position of the RFID transponder in the third spatial direction, all DF antennas, in particular one after the other, can perform a further pivoting movement in a second plane in the direction of the determined center of gravity which is perpendicular to the first pivot plane In the case of the further pivoting movement, each of the DF antennas determines the angular range within which the respective DF antenna activates the RFID transponder or receives the localization signal transmitted by the latter. In this case, each of the specific angle ranges can be used to determine a mean angle relative to the first pivot plane in accordance with the procedure described above, with an average value then being formed from all average angles. Based on this average mean angle, the position of the RFID transponder in the third spatial direction can be determined by the angular relationships in a right triangle whose vertices are formed by the known position of one of the DF antennas, the center of gravity and the position of the RFID transponder , It is sufficient to use one of the DF antennas and their distance to the calculated center of gravity.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die maximalen Signalstärken des von den Peilantennen empfangenen Lokalisationssignals miteinander verglichen werden und der Winkelbereich derjenigen Peilantenne, die das Lokalisationssignal mit der höchsten Signalstärke empfängt, für die Berechnung des Schwerpunktes des Schnittbereichs verkleinert wird. Dies entspricht einer stärkeren mathematischen Gewichtung des Schwerpunktes des Polygons. Durch die Verkleinerung des Winkelbereichs wird das Polygon schmaler und sein Schwerpunkt rückt näher zu derjenigen Peilantenne, die das Lokalisationssignal mit der höchsten Signalstärke empfangen hat. Je höher die Signalstärke, desto geringer ist die Messungenauigkeit einer Peilantenne, so dass eine Peilantenne mit einer besonders hohen Signalstärke des Lokalisationssignals eine zuverlässigere Peilinformation liefert, als die übrigen Peilantennen. Vorzugsweise kann der Grad der Verkleinerung des Winkelbereichs abhängig von der empfangenen Signalstärke gemacht werden. So kann der Winkelbereich umso stärker verkleinert werden, je höher die Signalstärke bei einer Peilantenne im Vergleich zu den übrigen Peilantennen ist.Furthermore, it is advantageous if the maximum signal strengths of the localization signal received by the DF antennas are compared with one another and the angular range of the DF antenna which receives the localization signal with the highest signal strength is reduced in order to calculate the center of gravity of the intersection region. This corresponds to a stronger mathematical weighting of the center of gravity of the polygon. Reducing the angle range makes the polygon narrower and its center of gravity gets closer to that of the DF antenna that received the highest signal strength localization signal. The higher the signal strength, the lower the measurement inaccuracy of a DF antenna, so that a DF antenna with a particularly high signal strength of the localization signal provides more reliable bearing information than the other DF antennas. Preferably, the degree of reduction of the angular range may be made dependent on the received signal strength. Thus, the higher the signal strength of a DF antenna compared to the other DF antennas, the smaller the angular range can be.

Alternativ kann erfindungsgemäß in gleicher Weise der Winkelbereich einer Peilantenne, die im Vergleich zu den übrigen Peilantennen ein Lokalisationssignal mit geringer Signalstärke empfängt, vergrößert werden. Dies entspricht einer schwächeren mathematischen Gewichtung des Schwerpunktes des Polygons in Richtung dieser Peilantenne. Durch die Vergrößerung des Winkelbereichs wird das Polygon breiter und sein Schwerpunkt rückt näher zu den übrigen Peilantennen, bei denen das Lokalisationssignal eine höhere Signalstärke aufweist. Mittels dieser vorgenannten Verfahrensweise kann die Genauigkeit der Lokalisierung des RFID-Transponders erheblich verbessert werden.Alternatively, according to the invention, the angular range of a DF antenna, which receives a localization signal with low signal strength compared to the other DF antennas, can be increased in the same way. This corresponds to a weaker mathematical weighting of the center of gravity of the polygon in the direction of this DF antenna. Enlarging the angular range widens the polygon and brings its center of gravity closer to the other DF antennas where the localization signal has a higher signal strength. By means of this aforementioned procedure, the accuracy of the localization of the RFID transponder can be significantly improved.

Erfindungsgemäß können die Öffnungswinkelbereiche der Peilantennen durch elektrische Verstellung der Richtcharakteristik der jeweiligen Peilantenne geschwenkt werden. Dies wird nachfolgend noch näher erläutert. Alternativ kann auch eine mechanische Verschwenkung der Peilantenne erfolgen.According to the invention, the opening angle ranges of the DF antennas can be pivoted by electrical adjustment of the directional characteristic of the respective DF antenna. This will be explained in more detail below. Alternatively, a mechanical pivoting of the DF antenna can be done.

Die Berechnung des Schnittbereichs der Winkelbereiche kann mittels mathematischer Methoden der linearen Programmierung erfolgen. Dabei handelt es sich um eine bekannte mathematische Optimierungsmethode, bei der ein Ungleichungssystem aufgestellt und dieses gelöst wird. Durch Anwendung dieser Methodik kann der Schnittbereich aus den durch die Grenzwinkel und die bekannten Peilantennenpositionen definierten Geraden, die in Teilabschnitte den Schnittbereich begrenzen, mathematisch ermittelt werden.The calculation of the intersection of the angular ranges can be done by means of mathematical methods of linear programming. This is a well-known mathematical optimization method in which a system of inequality is set up and solved. By applying this methodology, the intersection region can be determined mathematically from the straight lines defined by the critical angles and the known DF antenna positions, which delimit the intersection region in subsections.

Weiterhin kann vorgesehen werden, dass das Überwachungsfeld in eine Netzstruktur eingeteilt ist, und die Wahrscheinlichkeit bestimmt wird, dass sich der RFID-Transponder in einem bestimmten Feld des Netzes befindet. Dies kann unter Verwendung der Schätzergebnisse der Peilmessungen und der RSSI-Werte erfolgen.Furthermore, it can be provided that the monitoring field is divided into a network structure, and the probability is determined that the RFID transponder is located in a specific field of the network. This can be done using the estimation results of the bearing measurements and the RSSI values.

Weiterhin können auch mehr als drei Peilantennen verwendet werden. So kann das Überwachungsfeld beispielsweise von vier, fünf oder mehr Peilantennen aufgespannt sein. Zusätzlich oder alternativ können Subgruppen von jeweils drei Peilantennen verwendet werden, die in Abhängigkeit der von diesen gemessenen RSSI-Werten selektiert werden (Selective Combining). Dabei kann der Schätzwert für die Lageposition des RFID-Transponders durch eine, insbesondere gewichtete Mittelung der Ergebnisse der Subgruppen gebildet werden. Eine iterative und/oder adaptive Schätzung kann durch Kombination der Ergebnisse der Subgruppen und wiederholte Messungen erfolgen. Furthermore, more than three DF antennas can be used. For example, the monitoring field can be spanned by four, five or more DF antennas. Additionally or alternatively, subgroups of in each case three DF antennas can be used, which are selected as a function of the RSSI values measured by them (selective combination). In this case, the estimated value for the positional position of the RFID transponder can be formed by a, in particular weighted, averaging of the results of the subgroups. An iterative and / or adaptive estimation can be done by combining subgroup results and repeated measurements.

Des Weiteren wird ein RFID-System zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens vorgeschlagen, mit wenigstens drei ein Überwachungsfeld, in dem sich ein zu lokalisierender passiver RFID-Transponders befindet, aufspannenden Peilantennen zur Aussendung eines elektromagnetischen Feldes innerhalb eines Öffnungswinkelbereichs zur Aktivierung des RFID-Transponders oder zum Empfang eines von dem RFID-Transponder in Folge seiner Aktivierung ausgesendeten Lokalisationssignals in einem Öffnungswinkelbereich, und mit mindestens einer Komplementärantenne zur Aktivierung des RFID-Transponders, während ein Lokalisationssignal von mindestens einer der Peilantennen empfangbar ist, und zum Empfang eines Lokalisationssignals, während der RFID-Transponder von mindestens einer der Peilantennen aktivierbar ist, wobei der Öffnungswinkelbereich der Peilantennen schwenkbar ist und die Peilantennen und mindestens eine Komplementärantenne miteinander über eine Steuer- und Auswerteeinheit vernetzt sind, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, den jeweiligen durch Grenzwinkel beschränkten Winkelbereich einer Peilantenne zu bestimmen, innerhalb dem diese Peilantenne den RFID-Transponder aktiviert oder das von diesem ausgesendete Lokalisationssignal empfängt, den Schnittbereich der Winkelbereiche der Peilantennen zu bestimmen und dessen Schwerpunkt als Schätzwert für die Lage des RFID-Transponders zu berechnen.Furthermore, an RFID system for carrying out the above-described method is proposed, with at least three monitoring fields, in which a passive RFID transponder to be located is located, bearing antennas for emitting an electromagnetic field within an opening angle range for activating the RFID transponder or for Receiving a localization signal emitted by the RFID transponder as a result of its activation in an opening angle range, and having at least one complementary antenna for activating the RFID transponder, while a localization signal can be received by at least one of the DF antennas, and for receiving a localization signal while the RFID signal is being transmitted. Transponder of at least one of the DF antennas can be activated, wherein the opening angle range of the DF antennas is pivotable and the DF antennas and at least one complementary antenna networked together via a control and evaluation unit s Ind, wherein the control and evaluation unit is adapted to determine the respective limited by angle angle range of a DF antenna within which this DF antenna activates the RFID transponder or receives the localization signal emitted by this, to determine the intersection of the angular ranges of DF antennas and its To calculate the center of gravity as an estimate of the position of the RFID transponder.

Die Peilantennen und die mindestens eine Komplementärantenne sind über Verbindungsleitungen mit einer Steuer- und Auswerteeinheit, beispielsweise einem Computer verbunden, die die Schwenkbewegung der Peilantennen, sowie das Ausstrahlen des elektromagnetischen Feldes durch die Peilantennen oder die Komplementärantenne steuert, und die die Antennensignale der Peilantennen und der mindestens einen Komplementärantenne erhält und verarbeitet, insbesondere auswertet.The DF antennas and the at least one complementary antenna are connected via connecting lines to a control and evaluation unit, for example a computer, which controls the pivoting movement of the DF antennas and the emission of the electromagnetic field by the DF antennas or the complementary antenna, and the antenna signals of the DF antennas and the receives at least one Komplementärantenne and processed, in particular evaluates.

Vorzugsweise kann am Ort jeder Peilantenne eine Komplementärantenne angeordnet werden bzw. angeordnet sein, so dass keine zusätzliche Komplementärantenne benötigt wird. Vielmehr können eine Peil- und eine Komplementärantenne als eine RFID-Basisstation mit einer Sende-/Empfangseinheit zusammengefasst sein. Von diesen RFID-Basisstationen können mindestens drei vorgesehen sein, die das Überwachungsfeld aufspannen und die identisch ausgeführt sind. Dabei sind die RFID-Basisstationen über die Steuer- und Auswerteeinheit miteinander vernetzt. Die Steuer- und Auswerteeinheit steuert die Schwenkbewegung der Detektionswinkel der RFID-Basisstationen und wertet die Antennensignale der Empfangsantennen aus.Preferably, a complementary antenna can be arranged or arranged at the location of each DF antenna, so that no additional complementary antenna is needed. Rather, a bearing and a complementary antenna can be combined as an RFID base station with a transmitting / receiving unit. At least three of these RFID base stations can be provided, which span the monitoring field and which are identical. The RFID base stations are networked together via the control and evaluation unit. The control and evaluation unit controls the pivoting movement of the detection angle of the RFID base stations and evaluates the antenna signals of the receiving antennas.

Die Peilantennen können durch ein- oder zweidimensionale Antennen-Arrays gebildet sein, die mehrkanalig angesteuert werden und die gemeinsam eine gewünschte Richtcharakteristik der Antennengesamtanordnung ausbilden. Die einzelnen Antennen des Antennenarrays können zur elektronischen Beeinflussung der Richtcharakteristik, insbesondere zur Einstellung der Hauptstrahlrichtung oder Hauptempfangsrichtung, mit Signalen unterschiedlicher Phasenlagen und Amplituden gespeist werden, wie dies bei Radar-Anlagen ohne mechanisch bewegte Antennen oder bei sogenannten Phased-Array-Antennen bekannt ist.The DF antennas may be formed by one- or two-dimensional antenna arrays, which are controlled in multiple channels and together form a desired directional characteristic of the overall antenna arrangement. The individual antennas of the antenna array can be fed with signals of different phase angles and amplitudes for electronically influencing the directional characteristic, in particular for setting the main beam direction or main receiving direction, as is known in radar systems without mechanically moving antennas or in what are known as phased array antennas.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie der beigefügten Figuren erläutert.Further features and advantages of the invention will be explained with reference to the following description of embodiments and the accompanying figures.

Dabei zeigen:Showing:

1: RFID-System zur Durchführung des Verfahrens 1 : RFID system to carry out the procedure

2: RFID-System mit Sendeantennen als Peilantennen 2 : RFID system with transmitting antennas as DF antennas

3: RFID-System mit Empfangsantennen als Peilantennen 3 : RFID system with receiving antennas as DF antennas

1 zeigt ein RFID-System mit drei an unterschiedlichen, bekannten Orten positionierten Peilantennen 3, die ein Überwachungsfeld aufspannen. Das Überwachungsfeld ist in Draufsicht gezeigt und erstreckt sich in einer horizontalen Ebene. In dem Überwachungsfeld ist ein zu lokalisierender passiver RFID-Transponder 1 angeordnet, der beispielsweise an einem Objekt haften kann. Die Peilantennen 3 sind Richtantennen mit einer Keulencharakteristik und weisen eine Hauptstrahlrichtung 9 oder Hauptempfangsrichtung 9 und einen Öffnungswinkelbereich 5 mit einem Detektionswinkel 6 auf, innerhalb dem sie ein elektromagnetisches Feld ausstrahlen oder empfangen können. Der Öffnungswinkelbereich 5 ist stets kleiner als der mechanische oder elektronische Schwenkbereich der Peilantennen. Der maximale Schwenkwinkelbereich 8 der Peilantennen 3 beträgt bei den in Ecklage montierten Peilantennen 3 90° und bei der an der offenen Wand montierten Peilantenne 180°. Die Öffnungswinkelbereiche 5 der Peilantennen 3 können innerhalb der maximalen Schwenkwinkelbereiche 8 um einen Schwenkwinkel 7 geschwenkt werden. 1 shows an RFID system with three DF positioned at different, known locations 3 that span a surveillance field. The monitoring field is shown in plan view and extends in a horizontal plane. In the monitoring field is a passive RFID transponder to be located 1 arranged, for example, can adhere to an object. The DF antennas 3 are directional antennas with a lobe characteristic and have a main radiation direction 9 or main reception direction 9 and an opening angle range 5 with a detection angle 6 within which they can emit or receive an electromagnetic field. The opening angle range 5 is always smaller than the mechanical or electronic swivel range of the DF antennas. The maximum swivel angle range 8th the DF antennas 3 is at the corner mounted DF antennas 3 90 ° and the mounted on the open wall DF antenna 180 °. The opening angle ranges 5 the DF antennas 3 can within the maximum swing angle ranges 8th around a swivel angle 7 be panned.

Das RFID-System umfasst weiterhin eine omnidirektionale Komplementärantenne 4, die dem Überwachungsfeld 2 zugeordnet ist. Sind die Peilantennen 3 als Sendeantennen zur Aktivierung des RFID-Transponders 1 ausgeführt, ist die Komplementärantenne 4 eine Empfangsantenne zum Empfang des in Folge der Aktivierung von dem RFID-Transponder 1 ausgesendeten Lokalisationssignals 15. Ist die Komplementärantenne 4 dagegen als Sendeantenne zur Aktivierung des RFID-Transponders 1 ausgeführt, sind die Peilantennen Empfangsantennen zum Empfang des in Folge der Aktivierung von dem RFID-Transponder 1 ausgesendeten Lokalisationssignals 15. Die Peilantennen 3 und die Komplementärantenne 4 sind über Verbindungsleitungen 13, insbesondere Signal- und Steuerleitungen, mit einer Steuer- und Auswerteeinheit 14 verbunden. Die Steuer- und Auswerteeinheit 14 steuert die Schwenkung des Öffnungswinkelbereich (5) der Peilantennen (3) und detektiert, bei welchem Schwenkwinkel 7 eine Peilantenne 3 den RFID-Transponder 1 aktiviert, d. h. die Komplementärantenne 4 ein Lokalisationssignal 15 empfangt, bzw. bei welchem Schwenkwinkel 7 eine Peilantenne ein Lokalisationssignal 15 des RFID-Transponders 1 empfängt.The RFID system further comprises an omnidirectional complementary antenna 4 that the monitoring field 2 assigned. Are the DF antennas 3 as transmitting antenna for activating the RFID transponder 1 executed, is the complementary antenna 4 a receiving antenna for receiving as a result of the activation of the RFID transponder 1 emitted localization signal 15 , Is the complementary antenna 4 in contrast, as a transmitting antenna for activating the RFID transponder 1 executed, the DF antennas are receiving antennas for receiving the result of the activation of the RFID transponder 1 emitted localization signal 15 , The DF antennas 3 and the complementary antenna 4 are over interconnections 13 , in particular signal and control lines, with a control and evaluation unit 14 connected. The control and evaluation unit 14 controls the pivoting of the opening angle range ( 5 ) of the DF antennas ( 3 ) and detects at which tilt angle 7 a DF antenna 3 the RFID transponder 1 activated, ie the complementary antenna 4 a localization signal 15 receives, or at which tilt angle 7 a DF antenna is a localization signal 15 of the RFID transponder 1 receives.

In 1 sind die Grenzbereiche 12 der Winkelbereiche, die jeweils durch Grenzwinkel β₁, β₂ definiert sind, durch gestrichelte Linien angedeutet. Innerhalb der Winkelbereiche aktiviert eine Peilantenne 3 den RFID-Transponder 1 oder empfängt ein Lokalisierungssignal 15 desselben. Die Detektionswinkel 6 betragen dabei etwa 20°. Die Winkelbereiche entsprechen in dieser Darstellung im Wesentlichen den Öffnungswinkelbereichen 5. Der Schnittbereich 10 der Winkelbereiche der Peilantennen 3 wird durch ein Polygon 11 definiert, das durch mathematische Methoden der linearen Programmierung bestimmt werden kann. Der Schwerpunkt des Polygons 11 ist ein Schätzwert für die Lage des RFID-Transponders 1 im Überwachungsfeld 2, d. h. im zweidimensionalen Raum.In 1 are the border areas 12 the angle ranges, which are respectively defined by critical angle β ₁ , β ₂ , indicated by dashed lines. Within the angular ranges a DF antenna activates 3 the RFID transponder 1 or receives a location signal 15 thereof. The detection angle 6 amount to about 20 °. In this illustration, the angular ranges essentially correspond to the opening angle ranges 5 , The cutting area 10 the angular ranges of the DF antennas 3 is through a polygon 11 defined, which can be determined by mathematical methods of linear programming. The center of gravity of the polygon 11 is an estimate of the location of the RFID transponder 1 in the monitoring field 2 ie in two-dimensional space.

2 zeigt eine der Peilantennen 3, die als Sendeantenne ausgebildet ist, zur Veranschaulichung des Verfahrens, das erfindungsgemäß die Ansprechschwelle des RFID-Transponders 1 ausnutzt. Dabei wird der Öffnungswinkelbereich 5 ausgehend von einem Schwenkwinkel 7 von 0° zunächst in Richtung des Pfeils A in der horizontalen Ebene über das Überwachungsfeld 2 geschwenkt, wobei die Sendeantenne ein elektromagnetisches Feld zur Aktivierung des RFID-Transponders 1 aussendet. Ab einem Schwenkwinkel α₁ liegt der RFID-Transponder 1 fast vollständig innerhalb des Öffnungswinkelbereichs 5, d. h. hier des Sendebereichs, so dass dieser aktiviert wird und die Komplementärantenne 4 ein Lokalisationssignal empfängt. Dieser erste Schwenkwinkel α₁ kann als erster Grenzwinkel β₁ des zu bestimmenden Winkelbereichs verwendet werden. Wird der Öffnungswinkelbereich 5 weiter in Richtung des Pfeils A geschwenkt, erreicht der Schwenkwinkel 7 einen zweiten Schwenkwinkelwert α₂ ab dem der RFID-Transponder im Wesentlichen nicht mehr in dem Öffnungswinkelbereich 5 einliegt. Die Komplementärantenne empfängt in diesem Fall kein Lokalisationssignal mehr. Dieser zweite Schwenkwinkel kann als zweiter Grenzwinkel für die Berechnung des Schnittbereichs 10 mit den weiteren Peilantennen 3 verwendet werden. 2 shows one of the DF antennas 3 , which is designed as a transmitting antenna, to illustrate the method according to the invention, the threshold of the RFID transponder 1 exploits. In this case, the opening angle range 5 starting from a swivel angle 7 from 0 ° first in the direction of arrow A in the horizontal plane over the monitoring field 2 pivoted, the transmitting antenna an electromagnetic field for activating the RFID transponder 1 sending out. From a swivel angle α ₁ is the RFID transponder 1 almost completely within the opening angle range 5 , ie here the transmission range, so that it is activated and the complementary antenna 4 receives a localization signal. This first pivot angle α ₁ can be used as the first critical angle β _{1 of} the angular range to be determined. Becomes the opening angle range 5 further pivoted in the direction of arrow A, reaches the tilt angle 7 a second pivot angle value α ₂ from the RFID transponder substantially no longer in the opening angle range 5 rests. The complement antenna in this case no longer receives a localization signal. This second pivoting angle can be used as the second critical angle for calculating the cutting area 10 with the other DF antennas 3 be used.

Zur Verbesserung der Peilung kann das Verfahren wiederholt werden, wobei in die entgegengesetzte Richtung, siehe Pfeil B, geschwenkt und zunächst der zweite und dann der erste Schwenkwinkel erneut bestimmt werden. Aus den jeweiligen beiden Schwenkwinkeln wird anschließend ein Mittelwert gebildet und diese Mittelwerte als erster und zweiter Grenzwinkel verwendet.To improve the bearing, the method can be repeated, in the opposite direction, see arrow B, pivoted and first the second and then the first pivot angle are determined again. An average value is then formed from the respective two pivoting angles and these average values are used as the first and second critical angle.

3 zeigt ein alternatives Verfahren, bei dem für die Lokalisierung des RFID-Transponders 1 die Signalstärke des Lokalisationssignals 15 berücksichtigt wird. Die Peilantennen 3 sind dabei als Empfangsantennen ausgeführt. Dabei wird der Öffnungswinkelbereich 5 ausgehend von einem Schwenkwinkel 7 von 0° in der horizontalen Ebene über das Überwachungsfeld 2 geschwenkt, wobei zu jedem Schwenkwinkel 7 der Peilantenne 3 die Signalstärke des von dieser empfangenen Lokalisationssignals 15 ermittelt und derjenige Schwenkwinkel 7 der Peilantenne 3 bestimmt wird, bei dem die Signalstärke des Lokalisationssignals 15 maximal ist. Ausgehend von diesem Schwenkwinkel 7 wird zur Bildung des ersten Grenzwinkels β₁ des Winkelbereichs ein erster Winkelwert γ₁ von 5° abgezogen und zur Bildung des zweiten Grenzwinkels β₂ des Winkelbereichs ein zweiter Winkelwert γ₂ von 5° hinzuaddiert. Die Winkelwerte γ₁, γ₁ richten sich nach der Breite der Keule der Richtcharakteristik der Peilantenne 3. Diese beiden Grenzwinkel β₁, β₁ können für die Berechnung des Schnittbereichs 10 mit den weiteren Peilantennen 3 verwendet werden. 3 shows an alternative method in which for the localization of the RFID transponder 1 the signal strength of the localization signal 15 is taken into account. The DF antennas 3 are executed as receiving antennas. In this case, the opening angle range 5 starting from a swivel angle 7 from 0 ° in the horizontal plane over the monitoring field 2 pivoted, with each tilt angle 7 the DF antenna 3 the signal strength of the received from this localization signal 15 determined and the pivot angle 7 the DF antenna 3 is determined at which the signal strength of the localization signal 15 is maximum. Starting from this swivel angle 7 For example, a first angle value γ ₁ of 5 ° is subtracted to form the first limiting angle β _{1 of} the angular range, and a second angle value γ ₂ of 5 ° is added to form the second limiting angle β _{2 of} the angular range. The angle values γ ₁ , γ ₁ depend on the width of the lobe of the directional characteristic of the direction finding antenna 3 , These two limit angles β ₁ , β ₁ can be used for the calculation of the cutting area 10 with the other DF antennas 3 be used.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: RFID-TransponderRFID transponder
22: Überwachungsfeldmonitoring field
33: PeilantenneDF
44: Komplementärantennecomplementary antenna
55: ÖffnungswinkelbereichOpening angle range
66: Detektionswinkeldetection angle
77: Schwenkwinkelswivel angle
8 8th: Schwenkbereichswivel range
99: Hauptstrahlrichtung, HauptempfangsrichtungMain beam direction, main receiving direction
1010: Schnittbereichcutting area
1111: Polygonpolygon
1212: Grenzbereichborder area
1313: Verbindungsleitungeninterconnectors
1414: Steuer- und AuswerteeinheitControl and evaluation unit
1515: Lokalisationssignallocalization signal
α1, α2α1, α2: Schwenkwinkelswivel angle
β1, β2β1, β2: Grenzwinkelcritical angle
γ1, γ2γ1, γ2: Winkelwerteangle values

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102006049862 A1 [0004]

Claims

Method for locating a passive RFID transponder ( 1 ) in one of at least three DF antennas ( 3 ) surveillance field ( 2 ), the at least one complementary antenna ( 4 ), the DF antennas ( 3 ) an opening angle range ( 5 ) within which the DF antennas ( 3 ) an electromagnetic field from the complementary antenna ( 4 ) detectable activation of the RFID transponder ( 1 ) or in response to an activation of the RFID transponder ( 1 ) through the complement antenna ( 4 ) of the RFID transponder ( 1 ) emitted localization signal ( 15 ), and wherein the position of the RFID transponder ( 1 ) in the monitoring field ( 2 ) by bearing by means of the DF antennas ( 3 ), characterized in that each of the DF antennas ( 3 ) the opening angle range ( 5 ) with a first detection angle ( 6 ) in a first, preferably a horizontal plane over the monitoring field ( 2 ) and an angle range limited by limit angle is determined, within which the DF antenna ( 3 ) the RFID transponder ( 1 ) or a localization signal ( 15 ) of the RFID transponder ( 1 ), whereupon the intersection area ( 10 ) of the specific angle ranges of the DF antennas ( 3 ) and its center of gravity as an estimate of the position of the RFID transponder ( 1 ) is calculated.

A method according to claim 1, characterized in that the angular range of a DF antenna ( 3 ) is limited by pivot angle (α ₁ , α ₁ ) as a critical angle (β ₁ , β ₁ ), wherein during the pivoting movement, a first pivot angle (α ₁ ) is determined, from which the RFID transponder ( 1 ) by the electromagnetic field of the DF antenna ( 3 ) or a localization signal ( 15 ) of the RFID transponder ( 1 ) from the DF antenna ( 3 ) is received, and then a second pivot angle (α ₂ ) is determined, to which the RFID transponder ( 1 ) or the localization signal ( 15 ) Will be received.

Method according to Claim 2, characterized in that the DF antennas ( 3 ) in a first pivoting direction (A) pivoted while the first and second pivot angle (α ₁ , α ₂ ) are determined and then pivoted back in the opposite direction of pivoting (B) and the first and second pivot angle (α ₁ , α ₂ ) again are determined, in each case from the two first pivot angles (α ₁ ) and from the two second pivot angles (α ₂ ) averages are formed and these are used as limit angle (β ₁ , β ₁ ) for the Schnittbereichsbestimmung.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that to the swivel angles ( 7 ) of the DF antenna ( 3 ) the signal strength of the received localization signal ( 15 ) is determined.

Method according to claim 4, characterized in that the pivoting angle ( 7 ) one of the DF antennas ( 3 ), in which the signal strength of the localization signal ( 15 ) is maximum, wherein at this tilt angle ( 7 ) is subtracted to form the first critical angle (β ₁ ) of the angular range, a first angle value (γ ₁ ) and to form the second critical angle (β ₂ ) of the angular range, a second angle value (γ ₂ ) is added.

A method according to claim 5, characterized in that the angle values (γ ₁ , γ ₂ ) amount to between 5 ° and 10 °.

A method according to claim 5 or 6, characterized in that a plausibility check of the angular range or the calculated center of gravity is performed and at least one DF antenna ( 3 ) that swivel angle ( 7 ) is based on the angular range determination, in which the second highest signal strength of the localization signal ( 15 ) was measured.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the detection angle ( 6 ) of the DF antennas ( 3 ) is reduced after their respective pivoting and the determination of the respective angular range ( 5 ) is repeated subsequently.

A method according to claim 8, characterized in that the reduction of the detection angle ( 6 ) of the respective DF antenna ( 3 ) and the redetermination of the angular range is repeated until this DF antenna ( 3 ) the RFID transponder ( 1 ) or the localization signal ( 15 ) no longer receives.

Method according to one of claims 8 or 9, characterized in that the detection angle ( 6 ) is reduced by the fact that the transmission power of the DF antenna ( 3 ) or the directivity of the DF antenna ( 3 ) is changed to a narrower lobe characteristic.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the opening angle range ( 5 ) of a DF antenna ( 3 ) is first pivoted so far until the DF antenna ( 3 ) the RFID transponder ( 1 ) or a localization signal ( 15 ) of the RFID transponder ( 1 ), then the detection angle ( 6 ) and the pivoting movement is continued in the same direction, whereby the first and second pivoting angles (α ₁ , α ₂ ) are determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the opening angle range ( 5 ) at least one of the DF antennas ( 3 ) is pivoted in the direction of the determined center of gravity in a second plane which is perpendicular to the first pivot plane, wherein in the further pivoting movement either an angular range is determined, within which the DF antenna ( 3 ) the RFID transponder ( 1 ) or the localization signal ( 15 ), and the average angle of this angular range is determined, or the pivot angle ( 7 ), at which the signal strength of the DF antenna ( 3 ) received localization signal ( 15 ) is maximum, and wherein from the mean angle or the swivel angle ( 7 ), the center of gravity and the position of the DF antenna ( 3 ) the position of the RFID transponder ( 1 ) is calculated in a third spatial direction.

Method according to one of claims 4 to 12, characterized in that the maximum signal strengths of the DF antennas ( 3 ) received localization signal ( 15 ) and the angular range of that DF antenna ( 3 ), the localization signal ( 15 ) with the highest signal strength, for calculating the center of gravity of the intersection ( 10 ) is reduced.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the opening angle ranges ( 5 ) by electrical adjustment of the directional characteristic of the respective DF antenna ( 3 ) or mechanical adjustment of the DF antenna ( 3 ) are pivoted.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the cutting region ( 10 ) of the angular ranges is determined by means of mathematical methods of linear programming.

RFID system for carrying out the method according to one of Claims 1 to 15, with at least three monitoring fields ( 2 ), in which a passive RFID transponder ( 1 ), spanning DF antennas ( 3 ), for emitting an electromagnetic field within an opening angle range ( 5 ) for activating the RFID transponder or for receiving one of the RFID transponder ( 1 ) as a result of its activation of the emitted localization signal ( 15 ) in an opening angle range, and with at least one complementary antenna ( 4 ) for activating the RFID transponder ( 1 ), while a localization signal ( 15 ) of at least one of the DF antennas ( 3 ) is receivable, and for receiving a localization signal ( 15 ) while the RFID transponder ( 1 ) of at least one of the DF antennas ( 15 ) is activated, characterized in that the opening angle range ( 5 ) of the DF antennas ( 3 ) is pivotable and the DF antennas ( 3 ) and the at least one complementary antenna ( 4 ) with each other via a control and evaluation unit ( 14 ), whereby the control and evaluation unit ( 14 ) is adapted to a respective limited by limiting angle (β ₁ , β ₂ ) angular range of a DF antenna ( 3 ) within which this DF antenna ( 3 ) the RFID transponder ( 1 ) or the localization signal ( 15 ) receives the cut area ( 10 ) of the angular ranges of the DF antennas ( 3 ) and its center of gravity as an estimate of the position of the RFID transponder ( 1 ) to calculate.