DE102019202009A1 - Apparatus, methods and computer program for locating a transponder - Google Patents
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Abstract
Apparatur zum Lokalisieren eines Transponders. Die Apparatur ist zum Erhalten einer Ankunftszeit eines oder mehrerer Signale auf der Basis von Sendezeitstempeln und Empfangszeitstempeln zweier oder mehrerer Signale konfiguriert. Ferner ist die Apparatur zum Erhalten einer ersten Ankunftszeitdifferenz auf der Basis einer Differenz zwischen Empfangszeitstempeln, die an einer ersten Station erhalten werden und Empfangszeiten zweier Signale beschreiben, wobei eines durch die Referenzstation gesendet wird und das andere durch den Transponder gesendet wird, an der ersten Station konfiguriert. Die Apparatur ist zum Erhalten einer zweiten Ankunftszeitdifferenz auf der Basis einer Differenz zwischen Empfangszeitstempeln, die an einer zweiten Station erhalten werden und Empfangszeiten zweier Signale beschreiben, wobei eines durch die Referenzstation gesendet wird und das andere durch den Transponder gesendet wird, an der zweiten Station konfiguriert. Überdies ist die Apparatur zum Berechnen einer Position des Transponders auf der Basis der Ankunftszeit und der zumindest zwei Ankunftszeitdifferenzen konfiguriert. Apparatus for locating a transponder. The apparatus is configured to obtain a time of arrival of one or more signals on the basis of transmission time stamps and reception time stamps of two or more signals. Further, the apparatus for obtaining a first arrival time difference based on a difference between reception time stamps obtained at a first station and describing reception times of two signals, one transmitted by the reference station and the other transmitted by the transponder, is at the first station configured. The apparatus is configured to obtain a second arrival time difference based on a difference between reception time stamps obtained at a second station and describing reception times of two signals, one transmitted by the reference station and the other transmitted by the transponder, at the second station . Furthermore, the apparatus is configured to calculate a position of the transponder on the basis of the arrival time and the at least two arrival time differences.
Description
Technisches GebietTechnical area
Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung beziehen sich auf eine Apparatur, ein Verfahren und ein Computerprogramm zum Lokalisieren (Orten) eines Transponders (Tags).Embodiments according to the invention relate to an apparatus, a method and a computer program for localizing (locating) a transponder (tag).
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Lokalisierungssysteme sind heutzutage im Alltagsleben unerlässlich. Die Satellitennavigation [8, 18] hat Straßenkarten aus Papier ersetzt und ermöglicht ein autonomes Betreiben von Autos und Flugzeugen. Mit steigenden Anforderungen bezüglich Logistik und Herstellung werden präzise Informationen über die Position obligatorisch. Je nach den Betriebsbedingungen für die Lokalisierung existieren verschiedene Messprinzipien [12, 16, 21] und -techniken [4, 20, 7]. Die häufigsten Messtechniken sind die Ankunftszeit (time of arrival, TOA) [4] und die Ankunftszeitdifferenz (time difference of arrival, TDOA) [20]. Der Unterschied zwischen beiden Techniken besteht darin, dass die TOA die Entfernung zwischen zwei Stationen anhand der Signallaufzeit erhält und die TDOA sie anhand der Zeitdifferenz zwischen den Stationen erhält. Zwei-Wege-Entfernungsbestimmung (TWR, two way ranging) verwendet die TOA-Technik, um die Entfernung zwischen zwei Stationen zu erhalten [5]. Im Gegensatz zur Einweg-Entfernungsbestimmung wie z.B. satellitenbasierten Anwendungen spricht die TWR auf das gesendete Signal an. Deshalb ist es nicht notwendig, dass die sendenden Stationen synchron sind. Bei Anwendungen, bei denen es notwendig ist, nicht nur die Entfernung, sondern auch die Position des Ziels (des Tags, des Transponders) bezüglich der anderen Stationen (Anchors, Anker) zu erhalten, ist TWR aufgrund der geringen Aktualisierungszeit weniger geeignet. Die Dreiecksvermessung (Triangulation) in einem zweidimensionalen Raum erfordert zumindest drei Entfernungsmessungen. TWR benötigt die Entfernungen zwischen dem Transponder und jedem Anker vor der Dreiecksvermessung. Bei einer zunehmenden Anzahl von Transpondern nimmt die Aktualisierung zeitlich ab. Im Gegensatz zu TOA eignet sich TDOA besser für Anwendungen mit vielen Transpondern. Bei TDOA-Anwendungen antworten die Anker nicht. Die Multilateration wird durch die Differenz der Zeitstempel zwischen den Ankern erhalten. Geometrisch ausgedrückt sind TOA-Gleichungen Kreise und TDOA sind Hyperboloide in einem zweidimensionalen Raum. Ganz ähnlich Satellitennavigationssystemen, die auf TOA beruhen, ist es notwendig, dass die Uhren der TDOA-Anker synchronisiert werden. Die Synchronisation kann per Kabel [1] oder mit einer zusätzlichen Station [12] erfolgen. Abgesehen von der Messtechnik ist auch die Messausrüstung gleichermaßen wichtig.Localization systems are essential in everyday life these days. Satellite navigation [8, 18] has replaced paper road maps and enables cars and airplanes to operate autonomously. With increasing requirements in terms of logistics and manufacturing, precise information about the position becomes mandatory. Depending on the operating conditions for the localization, there are different measuring principles [12, 16, 21] and techniques [4, 20, 7]. The most common measurement techniques are time of arrival (TOA) [4] and time difference of arrival (TDOA) [20]. The difference between the two techniques is that the TOA gets the distance between two stations based on the signal propagation time and the TDOA gets it based on the time difference between the stations. Two way ranging (TWR) uses the TOA technique to obtain the distance between two stations [5]. In contrast to one-way distance determination such as For satellite-based applications, the TWR responds to the transmitted signal. It is therefore not necessary for the sending stations to be synchronous. In applications where it is necessary to obtain not only the distance but also the position of the target (the tag, the transponder) in relation to the other stations (anchors, anchors), TWR is less suitable due to the short update time. The triangle measurement (triangulation) in a two-dimensional space requires at least three distance measurements. TWR needs the distances between the transponder and each anchor before the triangle measurement. With an increasing number of transponders, the update decreases over time. In contrast to TOA, TDOA is better suited for applications with many transponders. In TDOA applications, the anchors do not respond. The multilateration is obtained by the difference in time stamps between the anchors. In geometrical terms, TOA equations are circles and TDOA are hyperboloids in two-dimensional space. Much like satellite navigation systems that are based on TOA, it is necessary that the clocks of the TDOA anchors are synchronized. The synchronization can take place via cable [1] or with an additional station [12]. Apart from the measurement technology, the measurement equipment is equally important.
Eine Positionierung in Gebäuden stellt für HF-basierte Lokalisierungssysteme im Allgemeinen eine Herausforderung dar. Reflexionen könnten eine Interferenz mit dem Hauptsignal verursachen und zu einem Schwund (Fading) [9, 14] führen. Das Decawave-Sende-/Empfangsgerät [13] beruht auf der Ultrabreitband-Technologie (UWB-Technologie, UWB = ultra wideband) und entspricht dem Standard IEEE802.15.4-2011 [10]. Es unterstützt sechs Frequenzbänder mit Mittenfrequenzen von 3,5 GHz bis 6,5 GHz und Datenraten von bis zu 6,8 Mb/s. Die Bandbreite variiert mit den ausgewählten Mittenfrequenzen von 500 bis zu 1000 MHz. Bei [11, 6, 19] werden verschiedene Verfahren einer drahtlosen TDOA-Uhrensynchronisation präsentiert. Ihnen allen ist gemein, dass sie ein feststehendes und bekanntes Zeitintervall für das Synchronisationssignal verwenden.Positioning in buildings is generally a challenge for HF-based localization systems. Reflections could cause interference with the main signal and lead to fading [9, 14]. The Decawave transceiver [13] is based on ultra broadband technology (UWB technology, UWB = ultra wideband) and corresponds to the IEEE802.15.4-2011 standard [10]. It supports six frequency bands with center frequencies from 3.5 GHz to 6.5 GHz and data rates of up to 6.8 Mb / s. The bandwidth varies with the selected center frequencies from 500 to 1000 MHz. In [11, 6, 19], various methods of wireless TDOA clock synchronization are presented. What they all have in common is that they use a fixed and known time interval for the synchronization signal.
Deshalb ist es wünschenswert, zu einem Konzept zu gelangen, das einen besseren Kompromiss zwischen der Optimierung einer Synchronisation zwischen Uhren von Stationen, die zur Lokalisierung des Transponders verwendet werden, und der Maximierung der Effizienz und Genauigkeit einer Lokalisierung des Transponders erzielt.It is therefore desirable to arrive at a concept that achieves a better compromise between optimizing synchronization between clocks of stations used to locate the transponder and maximizing the efficiency and accuracy of locating the transponder.
Dies wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche der vorliegenden Anmeldung erreicht.This is achieved through the subject matter of the independent claims of the present application.
Weitere Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung werden durch den Gegenstand der abhängigen Patentansprüche der vorliegenden Anmeldung definiert.Further embodiments according to the invention are defined by the subject matter of the dependent claims of the present application.
Kurzdarstellung der ErfindungSummary of the invention
Ein Ausführungsbeispiel gemäß dieser Erfindung bezieht sich auf eine Apparatur zum Lokalisieren eines Transponders. Die Apparatur ist zum Erhalten einer Ankunftszeit eines oder mehrerer Signale auf der Basis von Sendezeitstempeln und Empfangszeitstempeln zweier oder mehrerer Signale, die zwischen einer Referenzstation und einem Transponder gesendet werden, konfiguriert. Die Ankunftszeit kann als TOA angegeben werden und definiert beispielsweise eine Flugzeit eines Signals, das durch die Referenzstation gesendet und durch den Transponder empfangen wird. Somit werden beispielsweise zwei Signale zwischen der Referenzstation und dem Transponder gesendet, wodurch beide Signale dieselbe Ankunftszeit aufweisen, da eine Entfernung zwischen der Referenzstation und dem Transponder beispielsweise während einer Bestimmung der Ankunftszeit konstant ist. Deshalb ist es ausreichend, dass die Apparatur die Ankunftszeit lediglich eines der zwei Signale erhält. Zum Bestimmen der Ankunftszeit kann eine Uhrenverschiebungskorrektur und/oder eine Antennenverzögerungskorrektur und/oder eine Signalleistungskorrektur verwendet werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann bzw. können die Uhrenverschiebungskorrektur und/oder die Signalleistungskorrektur parallel zu oder gleichzeitig mit der Bestimmung der Ankunftszeit bestimmt werden, falls die Ankunftszeit auf den Sendezeitstempeln und Empfangszeitstempeln zumindest dreier Signale beruht. Mit anderen Worten kann bzw. können die Uhrenverschiebungskorrektur und/oder die Signalleistungskorrektur auf den Sendezeitstempeln und Empfangszeitstempeln der zwei oder mehr Signale beruhen.An embodiment according to this invention relates to an apparatus for locating a transponder. The apparatus is configured to obtain an arrival time of one or more signals on the basis of transmission time stamps and reception time stamps of two or more signals transmitted between a reference station and a transponder. The arrival time can be used as TOA and defines, for example, a flight time of a signal that is sent by the reference station and received by the transponder. Thus, for example, two signals are sent between the reference station and the transponder, whereby both signals have the same arrival time, since a distance between the reference station and the transponder is constant, for example during a determination of the arrival time. Therefore, it is sufficient that the apparatus receives the arrival time of only one of the two signals. A clock shift correction and / or an antenna delay correction and / or a signal power correction can be used to determine the time of arrival. According to an exemplary embodiment, the clock offset correction and / or the signal power correction can be determined in parallel with or simultaneously with the determination of the arrival time, if the arrival time is based on the transmission time stamps and reception time stamps of at least three signals. In other words, the clock shift correction and / or the signal power correction can be based on the transmit time stamps and receive time stamps of the two or more signals.
Die Apparatur ist zum Erhalten einer ersten Ankunftszeitdifferenz auf der Basis einer Differenz zwischen Empfangszeitstempeln, die an einer ersten Station erhalten werden und Empfangszeiten zweier Signale beschreiben, wobei eines durch die Referenzstation gesendet wird und das andere durch den Transponder gesendet wird, an der ersten Station konfiguriert. Ferner ist die Apparatur zum Erhalten einer zweiten Ankunftszeitdifferenz auf der Basis einer Differenz zwischen Empfangszeitstempeln, die an einer zweiten Station erhalten werden und Empfangszeitstempel zweier Signale beschreiben, wobei eines durch die Referenzstation gesendet wird und das andere durch den Transponder gesendet wird, an der zweiten Station konfiguriert. Die Ankunftszeitdifferenz kann als TDOA angegeben werden. Die zwei Signale, auf denen die Empfangszeitstempel, die an der zweiten Station erhalten werden, beruhen, können gleich den beiden Signalen sein, auf denen die an der ersten Station erhaltenen Empfangszeitstempel beruhen, oder können sich von den zwei Signalen, auf denen die an der ersten Station erhaltenen Empfangszeitstempel beruhen, unterscheiden. Die zwei durch die erste Station empfangenen Signale und/oder die zwei durch die zweite Station empfangenen Signale können beispielsweise auf zeitsynchronisierte Weise gesendet werden, beispielsweise derart, dass eine Sendezeitdifferenz vorbestimmt ist oder berechnet werden kann. Somit definiert die Ankunftszeitdifferenz beispielsweise eine Differenz einer Flugzeit der zwei Signale. Mit anderen Worten kann die Referenzstation eine andere Entfernung von der ersten Station oder der zweiten Station aufweisen als der Transponder von der ersten Station oder der zweiten Station, wodurch eine Differenz dieser beiden Entfernungen zu der jeweiligen Ankunftszeitdifferenz führen kann.The apparatus is configured to obtain a first arrival time difference based on a difference between reception time stamps obtained at a first station and describing reception times of two signals, one transmitted by the reference station and the other transmitted by the transponder, at the first station . Further, the apparatus for obtaining a second arrival time difference based on a difference between reception time stamps obtained at a second station and describing reception time stamps of two signals, one transmitted by the reference station and the other transmitted by the transponder, is at the second station configured. The time of arrival difference can be expressed as TDOA. The two signals on which the receive timestamps obtained at the second station are based can be the same as the two signals on which the receive timestamps obtained at the first station are based, or can be different from the two signals on which the receive timestamps are based on receive time stamps obtained from the first station. The two signals received by the first station and / or the two signals received by the second station can for example be sent in a time-synchronized manner, for example in such a way that a transmission time difference is predetermined or can be calculated. Thus, the arrival time difference defines, for example, a difference in a flight time of the two signals. In other words, the reference station can have a different distance from the first station or the second station than the transponder from the first station or the second station, whereby a difference between these two distances can lead to the respective arrival time difference.
Für eine Bestimmung der ersten Ankunftszeitdifferenz und/oder der zweiten Ankunftszeitdifferenz kann bzw. können eine Uhrenverschiebungskorrektur und/oder eine Signalleistungskorrektur und/oder eine Antennenverzögerungskorrektur verwenden werden.A clock offset correction and / or a signal power correction and / or an antenna delay correction can be used to determine the first arrival time difference and / or the second arrival time difference.
Die Apparatur ist zum Berechnen einer Position des Transponders auf der Basis der Ankunftszeit und der zumindest zwei Ankunftszeitdifferenzen konfiguriert, die beispielsweise durch die erste Ankunftszeitdifferenz und die zweite Ankunftszeitdifferenz dargestellt werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Apparatur dazu konfiguriert, die Ankunftszeit von einer Station zu empfangen, die die Ankunftszeit berechnet, wie z. B. der Referenzstation oder dem Transponder, dazu, die erste Ankunftszeitdifferenz von einer Station zu empfangen, die die erste Ankunftszeitdifferenz berechnet, wie z. B. der ersten Station, und/oder dazu, die zweite Ankunftszeitdifferenz von einer Station zu empfangen, die die zweite Ankunftszeitdifferenz berechnet, wie z. B. der zweiten Station. Alternativ dazu kann die Apparatur dazu konfiguriert sein, die Sendezeitstempel und Empfangszeitstempel von den entsprechenden Stationen zu empfangen, um die Ankunftszeit, die erste Ankunftszeitdifferenz und/oder die zweite Ankunftszeitdifferenz selbst zu berechnen. Optional ist es möglich, dass die Apparatur Teil des Transponders und/oder der Referenzstation ist, wodurch die Apparatur dazu konfiguriert ist, die Ankunftszeit selbst zu berechnen und die erste Ankunftszeitdifferenz durch die erste Station und die zweite Ankunftszeitdifferenz durch die zweite Station zu empfangen. Auch ist es möglich, dass die Apparatur Teil der ersten Station und/oder der zweiten Station ist, wodurch die Apparatur dazu konfiguriert ist, eine erste Ankunftszeitdifferenz und/oder die zweite Ankunftszeitdifferenz selbst zu ermitteln oder zu berechnen und die Ankunftszeitdifferenz beispielsweise von der Referenzstation oder dem Transponder zu empfangen.The apparatus is configured to calculate a position of the transponder on the basis of the arrival time and the at least two arrival time differences, which are represented, for example, by the first arrival time difference and the second arrival time difference. According to one embodiment, the apparatus is configured to receive the time of arrival from a station that calculates the time of arrival, e.g. B. the reference station or the transponder, to receive the first arrival time difference from a station that calculates the first arrival time difference, such. B. the first station, and / or to receive the second arrival time difference from a station that calculates the second arrival time difference, such as. B. the second station. Alternatively, the apparatus can be configured to receive the transmission time stamps and reception time stamps from the respective stations in order to calculate the arrival time, the first arrival time difference and / or the second arrival time difference itself. Optionally, it is possible that the apparatus is part of the transponder and / or the reference station, whereby the apparatus is configured to calculate the arrival time itself and to receive the first arrival time difference by the first station and the second arrival time difference by the second station. It is also possible that the apparatus is part of the first station and / or the second station, whereby the apparatus is configured to determine or calculate a first arrival time difference and / or the second arrival time difference itself and the arrival time difference, for example from the reference station or to receive the transponder.
Ausführungsbeispiele der Apparatur beruhen auf dem Gedanken, dass ein Verbinden von Ankunftszeit- und Ankunftszeitdifferenzmessungen sehr effizient ist und eine Genauigkeit zum Lokalisieren des Transponders optimiert. Es ist beispielsweise vorteilhaft, dass beim Verbinden von TOA und TDOA eine Anzahl von zu lösenden Gleichungen maximiert werden kann und dass gleichzeitig Fehler, die auf den verschiedenen Uhren der verschiedenen Stationen beruhen, die beispielsweise zum Lokalisieren des Transponders verwendet werden, minimiert werden können. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Apparatur dazu konfiguriert, ein Gleichungssystem, das eine erste Gleichung aufweist, auf der Basis der Ankunftszeit, eine zweite Gleichung auf der Basis der ersten Ankunftszeitdifferenz und eine dritte Gleichung auf der Basis einer zweiten Ankunftszeitdifferenz zu lösen, um den Transponder zu lokalisieren. Somit ist es bereits möglich, den Transponder mit lediglich einer Referenzstation, einem Transponder und zwei Stationen für einen zweidimensionalen Raum zu lokalisieren. Auf der Basis der Sendezeitstempel und der Empfangszeitstempel kann bzw. können die erste Ankunftszeitdifferenz und/oder die zweite Ankunftszeitdifferenz einen drahtlosen Uhrenabgleich (eine drahtlose Uhrenkalibrierung) bereitstellen, um eine hohe Genauigkeit zu erzielen.Embodiments of the apparatus are based on the idea that combining time of arrival and time of arrival difference measurements is very efficient and optimizes accuracy for localizing the transponder. For example, it is advantageous that when combining TOA and TDOA a number of equations to be solved can be maximized and that at the same time errors based on the different clocks of the different stations which are used, for example, to locate the transponder, can be minimized. According to one embodiment, the apparatus is configured to generate a system of equations that includes a first equation, based on the time of arrival, a second equation based on the first time of arrival difference and solve a third equation based on a second time of arrival difference to locate the transponder. It is therefore already possible to locate the transponder with just one reference station, one transponder and two stations for a two-dimensional space. On the basis of the sending time stamps and the receiving time stamps, the first arrival time difference and / or the second arrival time difference can provide a wireless clock adjustment (a wireless clock calibration) in order to achieve a high level of accuracy.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel beruht die erste Ankunftszeitdifferenz auf einer Differenz zwischen ersten Empfangszeitstempelinformationen der ersten Station und zweiten Empfangszeitstempelinformationen der ersten Station. Die ersten Empfangszeitstempelinformationen beschreiben beispielsweise bezüglich einer Uhr der ersten Station, wann die erste Station ein durch die Referenzstation gesendetes erstes Signal empfängt, und die zweiten Empfangszeitstempelinformationen der ersten Station beschreiben beispielsweise bezüglich der Uhr der ersten Station, wann die erste Station ein durch den Transponder gesendetes zweites Signal empfängt. Die zweite Ankunftszeitdifferenz beruht beispielsweise auf einer Differenz zwischen ersten Empfangszeitstempelinformationen der zweiten Station und zweiten Empfangszeitstempelinformationen der zweiten Station. Gemäß einem Ausführungsbeispiel beschreiben die ersten Empfangszeitstempelinformationen der zweiten Station beispielsweise bezüglich einer Uhr der zweiten Station, wann die zweite Station das durch die Referenzstation gesendete erste Signal empfängt, und die zweiten Empfangszeitstempelinformationen der zweiten Station beschreiben beispielsweise bezüglich der Uhr der zweiten Station, wann die zweite Station das durch den Transponder gesendete zweite Signal empfängt. Somit ist die erste Ankunftszeitdifferenz beispielsweise einer Differenz zwischen Empfangszeitstempeln eines ersten Signals, das durch die Referenzstation gesendet und durch eine erste Station empfangen wird, und eines zweiten Signals, das durch den Transponder gesendet und durch die erste Station empfangen wird, zugeordnet. Die zweite Ankunftszeitdifferenz ist beispielsweise einer Differenz zwischen Empfangszeitstempeln eines ersten Signals, das durch die Referenzstation gesendet und durch die zweite Station empfangen wird, und eines zweiten Signals, das durch den Transponder gesendet und durch die zweite Station empfangen wird, zugeordnet. Mit anderen Worten stellt die erste Ankunftszeitdifferenz beispielsweise eine Zeitdifferenz zwischen Empfangszeitstempeln des ersten Signals und des zweiten Signals durch eine erste Station dar, und die zweite Ankunftszeitdifferenz stellt beispielsweise eine Zeitdifferenz zwischen Empfangszeitstempeln des ersten Signals und des zweiten Signals durch die zweite Station dar.According to one embodiment, the first arrival time difference is based on a difference between first received time stamp information from the first station and second received time stamp information from the first station. The first receive time stamp information describes, for example, with regard to a clock of the first station when the first station receives a first signal sent by the reference station, and the second receive time stamp information of the first station describes, for example, with regard to the clock of the first station, when the first station receives a signal sent by the transponder receives second signal. The second arrival time difference is based, for example, on a difference between first received time stamp information from the second station and second received time stamp information from the second station. According to one embodiment, the first receive time stamp information of the second station describes, for example with regard to a clock of the second station, when the second station receives the first signal sent by the reference station, and the second receive time stamp information of the second station describes, for example, with regard to the clock of the second station, when the second Station receives the second signal sent by the transponder. Thus, the first arrival time difference is assigned, for example, to a difference between reception time stamps of a first signal that is sent by the reference station and received by a first station and a second signal that is sent by the transponder and received by the first station. The second arrival time difference is assigned, for example, to a difference between reception time stamps of a first signal that is sent by the reference station and received by the second station and a second signal that is sent by the transponder and received by the second station. In other words, the first arrival time difference represents, for example, a time difference between reception time stamps of the first signal and the second signal by a first station, and the second arrival time difference represents, for example, a time difference between reception time stamps of the first signal and the second signal by the second station.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die erste Ankunftszeitdifferenz, beispielsweise durch die Apparatur oder eine andere Vorrichtung, unter Verwendung einer Signalleistungskorrektur berechnet, um die ersten Empfangszeitstempelinformationen der ersten Station und der zweiten Empfangszeitstempelinformationen der ersten Station zu korrigieren. Die zweite Ankunftszeitdifferenz wird beispielsweise unter Verwendung einer Signalleistungskorrektur berechnet, um die ersten Empfangszeitstempelinformationen der zweiten Station und der zweiten Empfangszeitstempelinformationen der zweiten Station zu korrigieren. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Signalleistungskorrektur, die zum Berechnen der ersten Ankunftszeitdifferenz und/oder der zweiten Ankunftszeitdifferenz verwendet wird, dazu konfiguriert, einen Einfluss einer Signalleistung auf Zeitstempel der ersten Station und/oder der zweiten Station zumindest teilweise zu kompensieren. Die Signalleistungskorrektur wird vor der Lokalisierung des Transponders, beispielsweise für verschiedene Signalleistungspegel, beispielsweise für die Stationen erhalten, z. B. die Referenzstation, den Transponder, die erste Station und/oder die zweite Station. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Signalleistungskorrektur unabhängig von der Station, die das Signal sendet, wodurch die Signalleistungskorrektur auf die ersten Empfangszeitstempelinformationen, die dem durch die Referenzstation gesendeten Signal entsprechen, sowie auf die zweiten Empfangszeitstempelinformationen, die dem durch den Transponder gesendeten zweiten Signal zugeordnet sind, angewendet werden, jedoch ohne das Erfordernis, Kenntnisse über die Station zu haben, die das Signal sendet, das durch die erste Station und/oder die zweite Station empfangen wird.According to an embodiment, the first arrival time difference is calculated, for example by the apparatus or another device, using a signal power correction in order to correct the first reception time stamp information of the first station and the second reception time stamp information of the first station. The second arrival time difference is calculated using, for example, signal power correction to correct the first received time stamp information of the second station and the second received time stamp information of the second station. According to one embodiment, the signal power correction that is used to calculate the first arrival time difference and / or the second arrival time difference is configured to at least partially compensate for an influence of a signal power on time stamps of the first station and / or the second station. The signal power correction is obtained prior to the localization of the transponder, e.g. for different signal power levels, e.g. for the stations, e.g. B. the reference station, the transponder, the first station and / or the second station. According to one embodiment, the signal power correction is independent of the station that sends the signal, whereby the signal power correction is based on the first received time stamp information that corresponds to the signal sent by the reference station, and on the second received time stamp information that is assigned to the second signal sent by the transponder, can be applied, but without the need to have knowledge of the station sending the signal received by the first station and / or the second station.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird beziehungsweise werden die erste Ankunftszeitdifferenz und/oder die zweite Ankunftszeitdifferenz beispielsweise durch die Apparatur oder durch eine andere Vorrichtung unter Verwendung eines Versatzes berechnet, der eine Zeitverzögerung zwischen einem Senden der zwei Signale beschreibt, wobei eines durch die Referenzstation und eines durch den Transponder gesendet wird. Der Versatz stellt eine Zeitsynchronisation dar, beispielsweise derart, dass eine Differenz von Sendezeiten zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Signal vorbestimmt ist oder berechnet werden kann. Falls beide Signale beispielsweise gleichzeitig gesendet werden, beträgt der Versatz null. Indem der Versatz für die Berechnung der ersten Ankunftszeitdifferenz und/oder der zweiten Ankunftszeitdifferenz verwendet wird, ist es möglich, die Berechnung lediglich auf den Empfangszeitstempelinformationen des ersten Signals und des zweiten Signals an der ersten Station und/oder der zweiten Station beruhen zu lassen, unabhängig von den Sendezeitstempelinformationen des ersten Signals und des zweiten Signals.According to one embodiment, the first arrival time difference and / or the second arrival time difference are calculated, for example, by the apparatus or by another device using an offset that describes a time delay between a transmission of the two signals, one by the reference station and one by the Transponder is sent. The offset represents a time synchronization, for example such that a difference in transmission times between the first signal and the second signal is predetermined or can be calculated. For example, if both signals are sent simultaneously, the offset is zero. By using the offset for the calculation of the first time difference of arrival and / or the second time of arrival difference, it is possible to have the calculation based solely on the received time stamp information of the first signal and the second signal at the first station and / or the second station, independently from the transmission time stamp information of the first signal and the second signal.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird der Versatz auf der Basis der Ankunftszeit, auf der Basis eines ersten Empfangszeitstempels des Transponders und auf der Basis eines ersten Sendezeitstempels des Transponders bestimmt. Der erste Empfangszeitstempel des Transponders beschreibt beispielsweise, wann ein durch die Referenzstation gesendetes erstes Signal durch den Transponder empfangen wird, und der erste Sendezeitstempel des Transponders beschreibt beispielsweise, wann ein zweites Signal durch den Transponder gesendet wird. Dieses Ausführungsbeispiel beruht auf dem Grundgedanken, dass die Referenzstation das erste Signal sendet und der Transponder das zweite Signal sendet, nachdem er das erste Signal empfangen hat. Somit beschreibt die Ankunftszeit beispielsweise die Zeit, die das erste Signal von der Referenzstation bis zum Transponder benötigt, beispielsweise die Zeitdifferenz zwischen dem ersten Empfangszeitstempel des Transponders und einem ersten Sendezeitstempel der Referenzstation, der beschreibt, wann das erste Signal durch die Referenzstation gesendet wird. Somit stellt der Versatz beispielsweise eine Summierung der Ankunftszeit und eine Differenz zwischen dem ersten Sendezeitstempel des Transponders und dem ersten Empfangszeitstempel des Transponders dar, der eine Rechenzeit des Transponders, bevor das zweite Signal durch den Transponder gesendet wird, beschreibt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird bzw. werden zur Bestimmung des Versatzes eine Uhrenverschiebungskorrektur und/oder eine Antennenverzögerungskorrektur und/oder eine Signalleistungskorrektur verwendet. Mit diesen Korrekturen ist es möglich, den Versatz sehr genau zu bestimmen und somit eine sehr präzise Synchronisation eines Sendens des ersten Signals und eines Sendens des zweiten Signals zu erzielen. According to one embodiment, the offset is determined on the basis of the arrival time, on the basis of a first reception time stamp of the transponder and on the basis of a first transmission time stamp of the transponder. The first reception time stamp of the transponder describes, for example, when a first signal sent by the reference station is received by the transponder, and the first transmission time stamp of the transponder describes, for example, when a second signal is sent by the transponder. This exemplary embodiment is based on the basic idea that the reference station sends the first signal and the transponder sends the second signal after it has received the first signal. Thus, the arrival time describes, for example, the time that the first signal needs from the reference station to the transponder, for example the time difference between the first reception time stamp of the transponder and a first transmission time stamp of the reference station, which describes when the first signal is sent by the reference station. Thus, the offset represents, for example, a summation of the arrival time and a difference between the first transmission time stamp of the transponder and the first reception time stamp of the transponder, which describes a computing time of the transponder before the second signal is sent by the transponder. According to one exemplary embodiment, a clock shift correction and / or an antenna delay correction and / or a signal power correction are used to determine the offset. With these corrections it is possible to determine the offset very precisely and thus to achieve a very precise synchronization of a transmission of the first signal and a transmission of the second signal.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel beruht die zur Bestimmung des Versatzes verwendete Uhrenverschiebungskorrektur auf Sendezeitstempeln und Empfangszeitstempeln, die auf ein drittes Signal bezogen sind, das durch die Referenzstation gesendet und durch den Transponder empfangen wird, das z. B. von der Referenzstation an den Transponder gesendet wird. Ferner kann die Uhrenverschiebungskorrektur auf Sendezeitstempeln und Empfangszeitstempeln beruhen, die auf ein erstes Signal bezogen sind, das durch die Referenzstation gesendet und durch den Transponder empfangen wird. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weisen das erste Signal und das dritte Signal, das für die Uhrenverschiebungskorrektur verwendet wird, dieselben Signalleistungspegel auf. Somit beruht die Uhrenverschiebungskorrektur beispielsweise auf einem Uhrenverschiebungsfehler, der eine Zeitdifferenz zwischen einer Differenz von Sendezeitstempeln des ersten Signals und des dritten Signals und einer Differenz von Empfangszeitstempeln des ersten Signals und des dritten Signals beschreibt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Uhrenverschiebungskorrektur mit denselben beiden Signalen bestimmt werden, die für die Bestimmung der ersten Ankunftszeitdifferenz und/oder der zweiten Ankunftszeitdifferenz verwendet werden, plus das dritte Signal, was zu einer sehr effizienten Uhrenverschiebungskorrektur führt, wodurch eine sehr präzise Synchronisierung erzielt werden kann.According to one embodiment, the clock shift correction used to determine the offset is based on transmission time stamps and reception time stamps, which are related to a third signal that is transmitted by the reference station and received by the transponder, e.g. B. is sent from the reference station to the transponder. Furthermore, the clock shift correction can be based on transmission time stamps and reception time stamps which are related to a first signal which is transmitted by the reference station and received by the transponder. According to one embodiment, the first signal and the third signal, which is used for clock skew correction, have the same signal power levels. Thus, the clock shift correction is based, for example, on a clock shift error which describes a time difference between a difference in transmission time stamps of the first signal and the third signal and a difference in reception time stamps of the first signal and the third signal. According to one embodiment, the clock shift correction can be determined with the same two signals that are used for determining the first arrival time difference and / or the second arrival time difference, plus the third signal, which leads to a very efficient clock shift correction, whereby a very precise synchronization can be achieved .
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird der Versatz K gemäß
Der Wert TOA stellt die Ankunftszeit, die z.B. bezüglich der Uhrenverschiebung korrigiert, bezüglich des Signalleistungspegels korrigiert und/oder bezüglich der Antennenverzögerung korrigiert ist, des einen oder der mehreren Signale, die zwischen der Referenzstation und dem Transponder gesendet werden, dar. Der Wert
Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden die erste Ankunftszeitdifferenz und die zweite Ankunftszeitdifferenz gemäß
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die erste Ankunftszeitdifferenz beispielsweise durch die Apparatur oder durch eine andere Vorrichtung unter Verwendung einer Uhrenverschiebungskorrektur berechnet, um eine Differenz zwischen an der ersten Station erhaltenen Empfangszeitstempeln zu korrigieren und/oder um Signalleistungskorrekturen, die die an der ersten Station erhaltenen Empfangszeitstempel korrigieren, zu korrigieren. Ferner oder alternativ dazu wird die zweite Ankunftszeitdifferenz beispielsweise durch die Apparatur oder eine andere Vorrichtung unter Verwendung einer Uhrenverschiebungskorrektur berechnet, um eine Differenz zwischen an der zweiten Station erhaltenen Empfangszeitstempeln zu korrigieren und/oder um Signalleistungskorrekturen, die die an der zweiten Station erhaltenen Empfangszeitstempel korrigieren, zu korrigieren. Die Uhrenverschiebungskorrektur, die dazu verwendet wird, die zweite Ankunftszeitdifferenz zu berechnen, kann dieselbe sein wie z. B. die Uhrenverschiebungskorrektur, die zum Berechnen der ersten Ankunftszeitdifferenz verwendet wird, oder kann sich von derselben unterscheiden. Die Empfangszeitstempel, die an der ersten Station erhalten werden, und die Signalleistungskorrekturen, die der ersten Station entsprechen, sind beispielsweise einer Uhr der ersten Station zugeordnet. Die Empfangszeitstempel, die an der zweiten Station erhalten werden, und/oder die Signalleistungskorrekturen, die der zweiten Station zugeordnet sind, sind beispielsweise einer Uhr der zweiten Station zugeordnet. Da die Uhr der ersten Station und die Uhr der zweiten Station sich voneinander unterscheiden können, wird eine Uhrenverschiebungskorrektur verwendet, um beispielsweise die erste Ankunftszeitdifferenz und/oder die zweite Ankunftszeitdifferenz, die einer gemeinsamen Uhr wie z.B. einer Uhr der Referenzstation entsprechen, zu bestimmen, wodurch die Apparatur dazu konfiguriert sein kann, den Transponder auf der Basis der ersten Ankunftszeitdifferenz zu lokalisieren, wobei die zweite Ankunftszeitdifferenz einer gemeinsamen Uhr statt zwei verschiedenen Uhren entspricht, wodurch die erste Ankunftszeitdifferenz mit der zweiten Ankunftszeitdifferenz vergleichbar ist.According to one embodiment, the first arrival time difference is calculated, for example, by the apparatus or by another device using a clock offset correction in order to correct a difference between reception time stamps obtained at the first station and / or for signal power corrections which correct the reception time stamps obtained at the first station, to correct. Furthermore or alternatively, the second arrival time difference is calculated, for example, by the apparatus or another device using a clock offset correction in order to correct a difference between reception time stamps obtained at the second station and / or for signal power corrections which correct the reception time stamps obtained at the second station, to correct. The clock offset correction used to calculate the second time of arrival difference may be the same as e.g. The clock offset correction used to calculate the first time-of-arrival difference, or it may be different. The reception timestamps obtained at the first station and the signal power corrections corresponding to the first station are assigned to a clock of the first station, for example. The reception time stamps that are received at the second station and / or the signal power corrections that are assigned to the second station are assigned to a clock of the second station, for example. Since the clock of the first station and the clock of the second station can differ from each other, a clock offset correction is used to determine, for example, the first arrival time difference and / or the second arrival time difference, which correspond to a common clock such as a clock of the reference station, whereby the apparatus may be configured to locate the transponder based on the first time of arrival difference, the second time of arrival difference corresponding to a common clock rather than two different clocks, whereby the first time of arrival difference is comparable to the second time of arrival difference.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel beruht die zum Berechnen der ersten Ankunftszeitdifferenz verwendete Uhrenverschiebungskorrektur auf einem Sendezeitstempel und einem Empfangszeitstempel, die auf ein drittes Signal bezogen sind, das durch die Referenzstation gesendet und durch die erste Station empfangen wird, das beispielsweise von der Referenzstation an die erste Station gesendet wird. Optional oder zusätzlich dazu werden Sendezeitstempel und Empfangszeitstempel, die auf ein erstes Signal bezogen sind, das durch die Referenzstation gesendet wird und durch die erste Station empfangen wird, dazu verwendet, die Uhrenverschiebungskorrektur zu bestimmen, die zum Berechnen der ersten Ankunftszeitdifferenz verwendet wird. Gemäß einem Ausführungsbeispiel beruht die Uhrenverschiebungskorrektur, die zum Berechnen der zweiten Ankunftszeitdifferenz verwendet wird, auf einem Sendezeitstempel und einem Empfangszeitstempel, die auf das dritte Signal bezogen sind, das durch die Referenzstation gesendet und durch die zweite Station empfangen wird, das beispielsweise von der Referenzstation an die zweite Station gesendet wird. Optional oder zusätzlich dazu können Sendezeitstempel und Empfangszeitstempel, die auf das erste Signal bezogen sind, das durch die Referenzstation gesendet wird und durch die zweite Station empfangen wird, dazu verwendet werden, die Uhrenverschiebungskorrektur zu bestimmen, die dazu verwendet wird, die zweite Ankunftszeitdifferenz zu berechnen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das erste Signal durch die Referenzstation gesendet und durch die erste Station und/oder die zweite Station empfangen, und das dritte Signal wird durch die Referenzstation gesendet und durch die erste Station und/oder die zweite Station empfangen, wobei das erste Signal und das dritte Signal dieselben Signalleistungspegel aufweisen. Somit beruht die Uhrenverschiebungskorrektur beispielsweise auf einem Uhrenverschiebungsfehler, der eine Zeitdifferenz zwischen einer Differenz von Sendezeitstempeln des ersten Signals und des dritten Signals und einer Differenz von Empfangszeitstempeln des ersten Signals und des dritten Signals beschreibt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Uhrenverschiebungskorrektur mit denselben beiden Signalen bestimmt werden, wie sie zum Bestimmen der Ankunftszeit verwendet werden, was zu einer sehr effizienten Uhrenverschiebungskorrektur führt, wodurch eine sehr präzise Synchronisation erzielt werden kann.According to one embodiment, the clock shift correction used to calculate the first arrival time difference is based on a transmission time stamp and a reception time stamp, which are related to a third signal that is sent by the reference station and received by the first station, for example sent from the reference station to the first station becomes. Optionally or in addition to this, transmit time stamps and receive time stamps, which are related to a first signal transmitted by the reference station and received by the first station, are used to determine the clock offset correction which is used to calculate the first time difference of arrival. According to one embodiment, the clock shift correction that is used to calculate the second arrival time difference is based on a transmission time stamp and a reception time stamp, which are related to the third signal that is sent by the reference station and received by the second station, for example from the reference station the second station is sent. Optionally or in addition to this, transmit timestamps and receive timestamps related to the first signal transmitted by the reference station and received by the second station can be used to determine the clock shift correction which is used to calculate the second time difference of arrival . According to an embodiment, the first signal is transmitted by the reference station and received by the first station and / or the second station, and the third signal is transmitted by the reference station and received by the first station and / or the second station, the first signal and the third signal have the same signal power levels. Thus, the clock shift correction is based, for example, on a clock shift error which describes a time difference between a difference in transmission time stamps of the first signal and the third signal and a difference in reception time stamps of the first signal and the third signal. According to one embodiment, the clock shift correction can be determined with the same two signals as are used to determine the arrival time, which leads to a very efficient clock shift correction, whereby a very precise synchronization can be achieved.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden die erste Ankunftszeitdifferenz und die zweite Ankunftszeitdifferenz gemäß
Die erste Ankunftszeitdifferenz und die zweite Ankunftszeitdifferenz werden gemäß
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Ankunftszeit auf der Basis eines Sendezeitstempels und eines Empfangszeitstempels eines ersten Signals, das durch die Referenzstation gesendet und durch den Transponder empfangen wird, und auf der Basis eines Sendezeitstempels und eines Empfangszeitstempels eines zweiten Signals, das durch den Transponder gesendet und durch die Empfangsstation empfangen wird, berechnet. Somit wird das erste Signal von der Referenzstation an den Transponder gesendet, und das zweite Signal wird von dem Transponder zurück an die Referenzstation gesendet, was beispielsweise eine Zwei-Wege-Entfernungsbestimmung (TWR) darstellt. Somit kann mit Kenntnis der Sendezeitstempel und der Empfangszeitstempel des ersten Signals und des zweiten Signals die Ankunftszeit sehr genau berechnet werden. Um die Genauigkeit bei der Berechnung der Ankunftszeit zu verbessern, kann bzw. können eine Uhrenverschiebungskorrektur und/oder eine Signalleistungskorrektur und/oder eine Antennenverzögerungskorrektur verwendet werden, um die Sendezeitstempel und/oder die Empfangszeitstempel des ersten Signals und des zweiten Signals zu korrigieren.According to one embodiment, the arrival time is based on a transmission time stamp and a reception time stamp of a first signal that is sent by the reference station and received by the transponder, and on the basis of a transmission time stamp and a reception time stamp of a second signal that is sent by the transponder and received by the receiving station is received. Thus, the first signal is sent from the reference station to the transponder, and the second signal is sent back from the transponder to the reference station, which is, for example, a two-way ranging (TWR). Thus, with knowledge of the transmission time stamp and the reception time stamp of the first signal and the second signal, the arrival time can be calculated very precisely. To improve the accuracy in calculating the arrival time, a clock offset correction and / or a signal power correction and / or an antenna delay correction can be used to correct the transmission time stamps and / or the reception time stamps of the first signal and the second signal.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Ankunftszeit TOA gemäß
Gemäß einem Ausführungsbeispiel beruht die Uhrenverschiebungskorrektur, die zum Berechnen der Ankunftszeit verwendet wird, auf einem Sendezeitstempel und einem Empfangszeitstempel, die auf ein drittes Signal bezogen sind, das durch die Referenzstation gesendet und durch den Transponder empfangen wird. Optional oder zusätzlich können Sendezeitstempel und Empfangszeitstempel, die auf ein erstes Signal bezogen sind, das durch die Referenzstation gesendet wird und durch den Transponder empfangen wird, dazu verwendet werden, die Uhrenverschiebungskorrektur zu bestimmen. Das erste Signal und das dritte Signal weisen beispielsweise dieselben Signalleistungspegel auf. Somit beruht die Uhrenverschiebungskorrektur beispielsweise auf einem Uhrenverschiebungsfehler, der eine Ankunftszeitdifferenz zwischen einer Differenz von Sendezeitstempeln des ersten Signals und des dritten Signals und einer Differenz von Empfangszeitstempeln des ersten Signals und des dritten Signals beschreibt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Uhrenverschiebungskorrektur mit denselben zwei Signalen bestimmt werden, wie sie zum Bestimmen der ersten Ankunftszeitdifferenz und/oder der zweiten Ankunftszeitdifferenz verwendet werden, was zu einer sehr effizienten Uhrenverschiebungskorrektur führt, wodurch eine sehr präzise Synchronisation erzielt werden kann.According to one embodiment, the clock offset correction used to calculate the arrival time is based on a transmission time stamp and a reception time stamp related to a third signal transmitted by the reference station and received by the transponder. Optionally or additionally, transmission time stamps and reception time stamps, which are related to a first signal which is transmitted by the reference station and received by the transponder, can be used to determine the clock shift correction. The first signal and the third signal have the same signal power level, for example. The clock shift correction is thus based, for example, on a clock shift error which describes a difference in time of arrival between a difference in transmission time stamps of the first signal and the third signal and a difference in reception time stamps of the first signal and the third signal. According to one embodiment, the clock shift correction can be determined with the same two signals as are used to determine the first time of arrival difference and / or the second time of arrival difference, which leads to a very efficient clock shift correction, whereby a very precise synchronization can be achieved.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Ankunftszeit unter Verwendung einer Uhrenverschiebungskorrektur berechnet, um eine Differenz zwischen einem ersten Sendezeitstempel des Transponders und einem ersten Empfangszeitstempel des Transponders zu korrigieren. Der erste Sendezeitstempel des Transponders beschreibt beispielsweise, wann ein zweites Signal durch den Transponder gesendet wird, und der erste Empfangszeitstempel des Transponders beschreibt beispielsweise, wann ein durch die Referenzstation gesendetes erstes Signal durch den Transponder empfangen wird. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird eine Signalleistungskorrektur, die den an dem Transponder erhaltenen ersten Empfangszeitstempel korrigiert, durchgeführt, um die Ankunftszeit zu berechnen. Ferner wird eine Signalleistungskorrektur, die einen ersten Empfangszeitstempel der Referenzstation korrigiert, der beschreibt, wann das zweite Signal durch die Referenzstation empfangen wird, durchgeführt, um die Ankunftszeit zu berechnen. Somit kann der Einfluss eines Signalleistungspegels auf die Empfangszeitstempel und ein Einfluss einer Uhrenverschiebung, die durch eine Differenz zwischen der Uhr der Referenzstation und einer Uhr des Transponders bewirkt wird, durch die Uhrenverschiebungskorrektur und/oder die Signalleistungskorrektur zumindest teilweise kompensiert werden. Somit ist es möglich, die Ankunftszeit sehr präzise zu bestimmen.According to one embodiment, the arrival time is calculated using a clock offset correction in order to correct a difference between a first transmission time stamp of the transponder and a first reception time stamp of the transponder. The first transmission time stamp of the transponder describes, for example, when a second signal is sent by the transponder, and the first reception time stamp of the transponder describes, for example, when a first signal sent by the reference station is received by the transponder. According to one embodiment, a signal power correction which corrects the first reception time stamp received at the transponder is carried out in order to calculate the arrival time. Furthermore, a signal power correction, which corrects a first reception time stamp of the reference station, which describes when the second signal is received by the reference station, is carried out in order to calculate the time of arrival. Thus, the influence of a signal power level on the receive time stamp and an influence of a clock shift, which is caused by a difference between the clock of the reference station and a clock of the transponder, can be at least partially compensated for by the clock shift correction and / or the signal power correction. Thus it is possible to determine the arrival time very precisely.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Ankunftszeit TOA gemäß
Die Abweichung
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Apparatur dazu konfiguriert, die Position des Transponders unter Verwendung von Entfernungsinformationen zu berechnen, die eine Entfernung zwischen der Referenzstation und dem Transponder beschreiben, die auf der Ankunftszeit beruht. Ferner ist die Apparatur beispielsweise dazu konfiguriert, erste Entfernungsdifferenzinformationen zu verwenden, die eine Differenz zwischen einer Entfernung zwischen der Referenzstation und der ersten Station und einer Entfernung zwischen dem Transponder und der ersten Station beschreiben, die auf der ersten Ankunftszeitdifferenz beruht. Die Apparatur kann dazu verwendet werden, zweite Entfernungsdifferenzinformationen zu verwenden, die eine Differenz zwischen einer Entfernung zwischen der Referenzstation und der zweiten Station und einer Entfernung zwischen dem Transponder und der zweiten Station beschreiben, die auf der zweiten Ankunftszeitdifferenz beruht. Informationen über absolute oder relative Positionen der Referenzstation, der ersten Station und der zweiten Station können seitens der Apparatur dazu verwendet werden, die Position des Transponders zu berechnen. Somit kann die Apparatur dazu konfiguriert sein, auf der Basis der Informationen über die Positionen der Referenzstation, der ersten Station und der zweiten Station eine Überlappungsregion oder einen Überlappungspunkt der Entfernungsinformationen, die eine Entfernung zwischen der Referenzstation und dem Transponder beschreiben, der ersten Entfernungsdifferenzinformationen und der zweiten Entfernungsdifferenzinformationen zu bestimmen. Diese Überlappungsregion bzw. dieser Überlappungspunkt kann beispielsweise die Position des Transponders darstellen. Somit kann eine Verwendung der Ankunftszeit, der ersten Ankunftszeitdifferenz und der zweiten Ankunftszeitdifferenz zu einer zweidimensionalen Position des Transponders führen, die durch die Apparatur berechnet wird.According to one embodiment, the apparatus is configured to calculate the position of the transponder using distance information that describes a distance between the reference station and the transponder based on the arrival time. Furthermore, the apparatus is configured, for example, to use first distance difference information which describes a difference between a distance between the reference station and the first station and a distance between the transponder and the first station, which is based on the first arrival time difference. The apparatus can be used to use second distance difference information describing a difference between a distance between the reference station and the second station and a distance between the transponder and the second station based on the second time of arrival difference. Information about absolute or relative positions of the reference station, the first station and the second station can be used by the apparatus to calculate the position of the transponder. Thus, the apparatus can be configured to, on the basis of the information about the positions of the reference station, the first station and the second station, an overlap region or an overlap point of the distance information describing a distance between the reference station and the transponder, the first distance difference information and the determine second distance difference information. This overlap region or this overlap point can represent the position of the transponder, for example. Thus, using the arrival time, the first arrival time difference and the second arrival time difference can lead to a two-dimensional position of the transponder which is calculated by the apparatus.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Apparatur dazu konfiguriert, die Position des Transponders unter Verwendung eines Schnittpunkts eines ersten Kreises oder einer ersten Kugel, einer ersten Hyperbel oder eines ersten Hyperboloids und einer zweiten Hyperbel oder eines zweiten Hyperboloids zu berechnen. Der Schnittpunkt des ersten Kreises, der ersten Hyperbel und der zweiten Hyperbel führt beispielsweise zu einer zweidimensionalen Position des Transponders, und der Schnittpunkt der Kugel, des ersten Hyperboloids und des zweiten Hyperboloids führt beispielsweise zu einer dreidimensionalen Position des Transponders. Die Kugel kann auch eine kugelförmige Oberfläche darstellen, das erste Hyperboloid kann auch eine Hyperboloidoberfläche darstellen und das zweite Hyperboloid kann auch eine zweite Hyperboloidoberfläche darstellen. Der erste Kreis oder die erste Kugel wird beispielsweise durch Informationen über eine Position der Referenzstation und die Ankunftszeit TOA bestimmt, von denen eine Entfernung, die als Radius verwendet werden kann, abgeleitet werden kann. Somit stellt die Position der Referenzstation beispielsweise eine Mitte des ersten Kreises oder der Kugel dar, und die Ankunftszeit definiert beispielsweise den Radius des ersten Kreises oder der ersten Kugel. Die erste Hyperbel oder das erste Hyperboloid wird beispielsweise durch Informationen über eine Position der Referenzstation und der ersten Station und die erste Ankunftszeitdifferenz bestimmt, von denen eine Entfernungsdifferenz von Punkten der ersten Hyperbel oder des ersten Hyperboloids von der Referenzstation und der ersten Station abgeleitet werden kann. Die zweite Hyperbel oder das zweite Hyperboloid kann durch Informationen über eine Position der Referenzstation und der zweiten Station und die zweite Ankunftszeitdifferenz bestimmt werden, von denen eine Entfernungsdifferenz von Punkten der zweiten Hyperbel oder des zweiten Hyperboloids von der Referenzstation und der zweiten Station abgeleitet werden kann.According to one exemplary embodiment, the apparatus is configured to calculate the position of the transponder using an intersection of a first circle or a first sphere, a first hyperbola or a first hyperboloid and a second hyperbola or a second hyperboloid. The intersection of the first circle, the first hyperbola and the second hyperbola leads, for example, to a two-dimensional position of the transponder, and the intersection of the sphere, the first hyperboloid and the second hyperboloid leads, for example, to a three-dimensional position of the transponder. The sphere can also represent a spherical surface, the first hyperboloid can also represent a hyperboloid surface and the second hyperboloid can also represent a second hyperboloid surface. The first circle or the first ball is determined, for example, by information about a position of the reference station and the arrival time TOA, from which a distance that can be used as a radius can be derived. Thus, the position of the reference station represents, for example, a center of the first circle or the sphere, and the arrival time defines, for example, the radius of the first circle or the first sphere. The first hyperbola or the first hyperboloid is determined, for example, by information about a position of the reference station and the first station and the first arrival time difference, from which a difference in distance between points of the first hyperbola or the first hyperboloid from the reference station and the first station can be derived. The second hyperbola or the second hyperboloid can be determined by information on a position of the reference station and the second station and the second arrival time difference, of which a distance difference from points of the second Hyperbola or the second hyperboloid can be derived from the reference station and the second station.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Apparatur dazu konfiguriert, ein System von drei oder mehr Gleichungen zu lösen, um die Position des Transponders zu berechnen. Eine erste der Gleichungen beschreibt beispielsweise einen ersten Kreis oder eine erste Kugel, der bzw. die an einer Position der Referenzstation zentriert ist, wobei ein Radius des ersten Kreises oder der ersten Kugel durch die Ankunftszeit bestimmt wird. Dies beruht auf dem Grundgedanken, dass die Ankunftszeit eine Entfernung zwischen der Referenzstation und dem Transponder darstellen kann. Eine zweite der Gleichungen beschreibt beispielsweise eine erste Hyperbel oder ein erstes Hyperboloid, deren Fokusse sich an einer Position der Referenzstation und an einer Position der ersten Station befinden. Eine absolute Differenz von Entfernungen von Punkten der ersten Hyperbel oder des ersten Hyperboloids von den Fokussen wird beispielsweise durch die erste Ankunftszeitdifferenz bestimmt. Dies beruht auf dem Grundgedanken, dass die erste Ankunftszeitdifferenz eine Entfernungsdifferenz zwischen der Entfernung der Referenzstation von dem Transponder und einer Entfernung zwischen der zweiten Station und dem Transponder darstellen kann. Eine dritte der Gleichungen beschreibt beispielsweise eine zweite Hyperbel oder ein zweites Hyperboloid, deren Fokusse sich an einer Position der Referenzstation und an einer Position der zweiten Station befinden. Eine absolute Differenz von Entfernungen von Punkten der zweiten Hyperbel oder des zweiten Hyperboloids von den Fokussen wird beispielsweise durch die zweite Ankunftszeitdifferenz bestimmt. Dies beruht beispielsweise auf dem Grundgedanken, dass die zweite Ankunftszeitdifferenz eine Entfernungsdifferenz zwischen einer Entfernung der Referenzstation von dem Transponder und einer Entfernung der zweiten Station von dem Transponder darstellen kann. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Apparatur dazu konfiguriert, Informationen über absolute oder relative Positionen der Referenzstationen der ersten Station und der zweiten Station dazu zu verwenden, das System der drei oder mehr Gleichungen zu lösen, um die Position des Transponders zu berechnen.According to one embodiment, the apparatus is configured to solve a system of three or more equations in order to calculate the position of the transponder. A first of the equations describes, for example, a first circle or a first sphere which is centered at a position of the reference station, a radius of the first circle or the first sphere being determined by the time of arrival. This is based on the basic idea that the arrival time can represent a distance between the reference station and the transponder. A second of the equations describes, for example, a first hyperbola or a first hyperboloid, the foci of which are located at a position of the reference station and at a position of the first station. An absolute difference of distances between points of the first hyperbola or the first hyperboloid from the foci is determined, for example, by the first difference in arrival time. This is based on the basic idea that the first arrival time difference can represent a distance difference between the distance of the reference station from the transponder and a distance between the second station and the transponder. A third of the equations describes, for example, a second hyperbola or a second hyperboloid, the foci of which are located at a position of the reference station and at a position of the second station. An absolute difference of distances between points of the second hyperbola or the second hyperboloid from the foci is determined, for example, by the second difference in arrival time. This is based, for example, on the basic idea that the second arrival time difference can represent a distance difference between a distance of the reference station from the transponder and a distance of the second station from the transponder. According to one embodiment, the apparatus is configured to use information about absolute or relative positions of the reference stations of the first station and the second station to solve the system of three or more equations in order to calculate the position of the transponder.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Apparatur dazu konfiguriert, die Position des Transponders unter Verwendung einer Multiplikation der Flugzeit mit einer Ausbreitungsgeschwindigkeit eines Signals unter Verwendung einer Multiplikation der ersten Ankunftszeitdifferenz mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Signals und unter Verwendung einer Multiplikation der zweiten Ankunftszeitdifferenz mit der Ausbreitungszeit des Signals auf der Basis einer Lateration zu berechnen. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Signals stellt beispielsweise eine Lichtgeschwindigkeit dar. Dies beruht auf dem Grundgedanken, dass Zeitentfernungen, die mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Signals multipliziert werden, Entfernungen in einem zweidimensionalen und/oder dreidimensionalen Raum darstellen können, aufgrund derer die Position des Transponders durch die Apparatur berechnet werden kann, beispielsweise unter Verwendung von Informationen über eine Position der Referenzstation, der ersten Station und der zweiten Station.According to one embodiment, the apparatus is configured to determine the position of the transponder using a multiplication of the flight time by a propagation speed of a signal using a multiplication of the first arrival time difference with the propagation speed of the signal and using a multiplication of the second arrival time difference with the propagation time of the signal to calculate the basis of lateration. The speed of propagation of the signal represents, for example, the speed of light. This is based on the basic idea that time distances that are multiplied by the speed of propagation of the signal can represent distances in a two-dimensional and / or three-dimensional space, on the basis of which the position of the transponder is calculated by the apparatus can be, for example, using information on a position of the reference station, the first station and the second station.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel stellt die Multiplikation der Flugzeit mit einer Ausbreitungsgeschwindigkeit des Signals eine Entfernung zwischen der Referenzstation und dem Transponder dar. Die Multiplikation der ersten Ankunftszeitdifferenz mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Signals stellt beispielsweise eine Differenz zwischen einer Entfernung zwischen der Referenzstation und der ersten Station und einer Entfernung zwischen dem Transponder und der ersten Station dar.According to one embodiment, the multiplication of the flight time by a propagation speed of the signal represents a distance between the reference station and the transponder. The multiplication of the first arrival time difference by the propagation speed of the signal represents, for example, a difference between a distance between the reference station and the first station and a distance between the transponder and the first station.
Die Multiplikation der zweiten Ankunftszeitdifferenz mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Signals stellt beispielsweise eine Differenz zwischen einer Entfernung zwischen der Referenzstation und der zweiten Station und einer Entfernung zwischen dem Transponder und der zweiten Station dar. Somit kann beispielsweise die Multiplikation der Flugzeit mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Signals mit der Entfernung zwischen der Referenzstation und dem Transponder ausgeglichen werden, die Multiplikation der ersten Ankunftszeitdifferenz mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Signals kann mit der Differenz zwischen der Entfernung zwischen der Referenzstation und der ersten Station und der Entfernung zwischen dem Transponder und der ersten Station ausgeglichen werden, und die Multiplikation der zweiten Ankunftszeitdifferenz mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Signals kann mit der Differenz zwischen der Entfernung zwischen der Referenzstation und der zweiten Station und der Entfernung zwischen dem Transponder und der zweiten Station ausgeglichen werden. Somit kann beispielsweise ein Gleichungssystem erzielt werden, das seitens der Apparatur unter Verwendung von Informationen über absolute oder relative Positionen der Referenzstation, der ersten Station und der zweiten Station gelöst werden kann, um die Position des Transponders zu berechnen.The multiplication of the second arrival time difference with the propagation speed of the signal represents, for example, a difference between a distance between the reference station and the second station and a distance between the transponder and the second station. Thus, for example, the multiplication of the flight time with the propagation speed of the signal can be achieved with the Distance between the reference station and the transponder can be compensated, the multiplication of the first arrival time difference with the speed of propagation of the signal can be compensated with the difference between the distance between the reference station and the first station and the distance between the transponder and the first station, and the multiplication the second arrival time difference with the propagation speed of the signal can be compared to the difference between the distance between the reference station and the second station and the distance between be balanced between the transponder and the second station. Thus, for example, a system of equations can be achieved which can be solved by the apparatus using information about absolute or relative positions of the reference station, the first station and the second station in order to calculate the position of the transponder.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Apparatur dazu konfiguriert ist, die Position des Transponders durch Lösen eines Gleichungssystems gemäß
Der Wert TOA stellt die Ankunftszeit dar. Der Wert TDOA stellt die Ankunftszeitdifferenz dar, und der Wert c0 stellt eine Ausbreitungsgeschwindigkeit eines Signals dar. Der Wert x stellt eine erste Koordinate in einem 3D-Raum oder in einem 2D-Raum dar, der Wert y stellt eine zweite Koordinate in einem 3D-Raum oder in einem 2D-Raum dar und der Wert z stellt eine dritte Koordinate in einem 3D-Raum dar. Der Index R gibt eine Referenzstation an, der Index T gibt einen Transponder an und der Index Si gibt eine i-te Station an. Gemäß einem Ausführungsbeispiel stellt der Index i, z. B. i∈[1;N], wobei N≥2, eine Nummer einer Station Si dar, bei der die Empfangszeitstempel, die die Empfangszeiten der zwei Signale beschreiben, wobei eines durch die Referenzstation gesendet wird und eines durch den Transponder gesendet wird, und die zum Bestimmen der Differenz
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Apparatur dazu konfiguriert, erste Sendezeitstempelinformationen, bezüglich einer Uhr der Referenzstation, der Referenzstation, die beschreiben, wann die Referenzstation ein erstes Signal mit einem ersten Signalleistungspegel sendet, erste Empfangszeitstempelinformationen der ersten Station, die beschreiben, bezüglich einer Uhr der ersten Station, wann die erste Station das durch die Referenzstation gesendete erste Signal empfängt, erste Empfangszeitstempelinformationen der zweiten Station, die beschreiben, bezüglich einer Uhr der zweiten Station, wann die zweite Station das durch die Referenzstation gesendete erste Signal empfängt, und erste Empfangszeitstempelinformationen des Transponders, die beschreiben, bezüglich einer Uhr des Transponders, wann der Transponder das durch die Referenzstation gesendete erste Signal empfängt, zu erhalten. Zusätzlich oder alternativ dazu ist die Apparatur dazu konfiguriert, erste Sendezeitstempelinformationen, bezüglich einer Uhr des Transponders, des Transponders, die beschreiben, wann der Transponder ein zweites Signal sendet, z. B. kann der Signalleistungspegel des zweiten Signals der erste Signalleistungspegel oder alternativ dazu ein zweiter Signalleistungspegel sein, zweite Empfangszeitstempelinformationen der ersten Station, die beschreiben, bezüglich einer Uhr der ersten Station, wann die erste Station das durch den Transponder gesendete zweite Signal empfängt, erste Empfangszeitstempelinformationen der zweiten Station, die beschreiben, bezüglich einer Uhr der zweiten Station, wann die zweite Station das durch den Transponder gesendete zweite Signal empfängt, und erste Empfangszeitstempelinformationen der Referenzstation, die beschreiben, bezüglich einer Uhr der Referenzstation, wann die Referenzstation das durch den Transponder gesendete zweite Signal empfängt, zu erhalten. Zusätzlich oder alternativ dazu ist die Apparatur dazu konfiguriert, zweite Sendezeitstempelinformationen, bezüglich einer Uhr der Referenzstation, der Referenzstation, die beschreiben, wann die Referenzstation ein drittes Signal mit dem ersten Signalleistungspegel sendet, dritte Empfangszeitstempelinformationen der ersten Station, die beschreiben, bezüglich einer Uhr der ersten Station, wann die erste Station das durch die Referenzstation gesendete dritte Signal empfängt, dritte Empfangszeitstempelinformationen der zweiten Station, die beschreiben, bezüglich einer Uhr der zweiten Station, wann die zweite Station das durch die Referenzstation gesendete dritte Signal empfängt, und zweite Empfangszeitstempelinformationen des Transponders, die beschreiben, bezüglich einer Uhr des Transponders, wann der Transponder das durch die Referenzstation gesendete dritte Signal empfängt, zu erhalten.According to an exemplary embodiment, the apparatus is configured to provide first transmission time stamp information relating to a clock of the reference station, the reference station, which describes when the reference station transmits a first signal with a first signal power level, first reception time stamp information of the first station which describes, relating to a clock of the first Station, when the first station receives the first signal sent by the reference station, first reception time stamp information of the second station, which describes, with respect to a clock of the second station, when the second station receives the first signal sent by the reference station, and first reception time stamp information of the transponder, which describe, with respect to a clock of the transponder, when the transponder receives the first signal sent by the reference station. Additionally or alternatively, the apparatus is configured to send first transmission time stamp information relating to a clock of the transponder, the transponder, which describes when the transponder sends a second signal, e.g. B. the signal power level of the second signal can be the first signal power level or, alternatively, a second signal power level, second reception time stamp information of the first station, which describes, with respect to a clock of the first station, when the first station receives the second signal sent by the transponder, first reception time stamp information the second station, which describes, with respect to a clock of the second station, when the second station receives the second signal sent by the transponder, and first reception time stamp information of the reference station, which describes, with respect to a clock of the reference station, when the reference station receives the signal sent by the transponder receiving second signal. Additionally or alternatively, the apparatus is configured to send second transmission time stamp information relating to a clock of the reference station, the reference station, which describes when the reference station transmits a third signal with the first signal power level, third reception time stamp information of the first station, which describes, relating to a clock of the first station, when the first station receives the third signal sent by the reference station, third reception time stamp information of the second station, which describes, with respect to a clock of the second station, when the second station receives the third signal sent by the reference station, and second reception time stamp information of the transponder which describe how to receive with respect to a clock of the transponder when the transponder receives the third signal sent by the reference station.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Apparatur dazu konfiguriert, eine erste Signalleistungskorrektur zum Korrigieren der ersten Empfangszeitstempelinformationen des Transponders und der zweiten Empfangszeitstempelinformationen des Transponders auf der Basis des ersten Signalleistungspegels des ersten und des dritten Signals zu erhalten. Da das erste Signal und das dritte Signal denselben Signalleistungspegel aufweisen und da die ersten Empfangszeitstempelinformationen des Transponders und die zweiten Empfangszeitstempelinformationen des Transponders beide einer Uhr des Transponders entsprechen, können sowohl die ersten Empfangszeitstempelinformationen als auch die zweiten Empfangszeitstempelinformationen des Transponders anhand derselben ersten Signalleistungskorrektur korrigiert werden. Die Apparatur ist beispielsweise dazu konfiguriert, eine zweite Signalleistungskorrektur zum Korrigieren der ersten Empfangszeitstempelinformationen der Referenzstation auf der Basis eines Signalleistungspegels des zweiten Signals zu erhalten. Ferner ist die Apparatur beispielsweise dazu konfiguriert, eine dritte Signalleistungskorrektur zum Korrigieren der ersten Empfangszeitstempelinformationen der ersten Station und der dritten Empfangszeitstempelinformationen der ersten Station auf der Basis des ersten Signalleistungspegels des ersten und des dritten Signals zu erhalten. Da das erste Signal und das dritte Signal dieselben Signalleistungspegel aufweisen und da die ersten Empfangszeitstempelinformationen der ersten Station und die dritten Empfangszeitstempelinformationen der ersten Station beide einer Uhr der ersten Station entsprechen, kann die dritte Signalleistungskorrektur die ersten Empfangszeitstempelinformationen sowie die dritten Empfangszeitstempelinformationen der ersten Station korrigieren. Die Apparatur ist beispielsweise dazu konfiguriert, eine vierte Signalleistungskorrektur zum Korrigieren der zweiten Empfangszeitstempelinformationen der ersten Station auf der Basis eines Signalleistungspegels des zweiten Signals zu erhalten. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Apparatur dazu konfiguriert, eine fünfte Signalleistungskorrektur zum Korrigieren der ersten Empfangszeitstempelinformationen der zweiten Station und der dritten Empfangszeitstempelinformationen der zweiten Station auf der Basis des ersten Signalleistungspegels des ersten und des dritten Signals zu erhalten, während die Apparatur dazu konfiguriert sein kann, eine sechste Signalleistungskorrektur zum Korrigieren der zweiten Empfangszeitstempelinformationen der zweiten Station auf der Basis des Signalleistungspegels des zweiten Signals zu erhalten. Ferner kann die Apparatur dazu konfiguriert sein, die Signalleistungskorrekturen zu verwenden, um jeweilige Zeitstempelinformationen zu korrigieren. Auch beruhen die ersten Empfangszeitstempelinformationen des Transponders, die zweiten Empfangszeitstempelinformationen des Transponders, die ersten Empfangszeitstempelinformationen der ersten Station, die dritten Empfangszeitstempelinformationen der ersten Station, die ersten Empfangszeitstempelinformationen der zweiten Station und die dritten Empfangszeitstempelinformationen der zweiten Station auf dem ersten Signalleistungspegel des ersten und des dritten Signals, die jeweiligen Zeitstempelinformationen können anhand unterschiedlicher Signalleistungskorrekturen auf der Basis der Station, die das erste und das dritte Signal empfängt, korrigiert werden. Somit hängt die Signalleistungskorrektur beispielsweise davon ab, dass die Station ein Signal empfängt, und hängt von dem Signalleistungspegel des empfangenen Signals ab. Signalleistungskorrekturen können beispielsweise auf alle Empfangszeitstempelinformationen angewendet werden, die durch die Apparatur oder durch eine Vorrichtung, die die TOA, die erste Ankunftszeitdifferenz und/oder eine zweite Ankunftszeitdifferenz für die Apparatur berechnet, verwendet werden. Somit ist die Apparatur dazu konfiguriert, einen Einfluss verschiedener Signalleistungspegel von Signalen, die zur Lokalisierung des Transponders verwendet werden, zu verringern.According to one embodiment, the apparatus is configured to obtain a first signal power correction for correcting the first received time stamp information of the transponder and the second received time stamp information of the transponder based on the first signal power level of the first and third signals. Since the first signal and the third signal have the same signal power level and since the first reception time stamp information of the transponder and the second reception time stamp information of the transponder both correspond to a clock of the transponder, both the first reception time stamp information and the second reception time stamp information of the transponder can be corrected using the same first signal power correction. For example, the apparatus is configured to obtain a second signal power correction for correcting the first received time stamp information of the reference station based on a signal power level of the second signal. Further, for example, the apparatus is configured to obtain a third signal power correction for correcting the first received time stamp information of the first station and the third received time stamp information of the first station based on the first signal power level of the first and third signals. Since the first signal and the third signal have the same signal power level, and since the first reception time stamp information of the first station and the third reception time stamp information of the first station both correspond to a clock of the first station, the third signal power correction can correct the first reception time stamp information as well as the third reception time stamp information of the first station. The apparatus is configured, for example, to have a fourth Signal power correction for correcting the second reception time stamp information of the first station based on a signal power level of the second signal. According to one embodiment, the apparatus is configured to receive a fifth signal power correction for correcting the first received time stamp information of the second station and the third received time stamp information of the second station on the basis of the first signal power level of the first and third signals, while the apparatus can be configured to obtain a sixth signal power correction for correcting the second reception time stamp information of the second station based on the signal power level of the second signal. Furthermore, the apparatus can be configured to use the signal power corrections to correct respective time stamp information. The first receive time stamp information of the transponder, the second receive time stamp information of the transponder, the first receive time stamp information of the first station, the third receive time stamp information of the first station, the first receive time stamp information of the second station and the third receive time stamp information of the second station are also based on the first signal power level of the first and third Signal, the respective time stamp information can be corrected with different signal power corrections based on the station receiving the first and third signals. Thus, for example, the signal power correction depends on the station receiving a signal and depends on the signal power level of the received signal. For example, signal power corrections may be applied to any received timestamp information used by the apparatus or by a device that calculates the TOA, the first time difference of arrival, and / or a second time difference of arrival for the apparatus. Thus, the apparatus is configured to reduce an influence of various signal power levels from signals used to locate the transponder.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die erste Signalleistungskorrektur auf den Transponder bezogen, ist die zweite Signalleistungskorrektur auf die Referenzstation bezogen, sind die dritte Signalleistungskorrektur und die vierte Signalleistungskorrektur auf die erste Station bezogen und sind die fünfte Signalleistungskorrektur und die sechste Signalleistungskorrektur auf die zweite Station bezogen. Die Signalleistungskorrektur ist beispielsweise eine Leistungskorrekturkurve oder Informationen, die eine Leistungskorrekturkurve beschreiben, oder eine Datenbank, die einen, zwei oder eine Mehrzahl von Zeitstempelleistungskorrekturwerten aufweist, wobei jeder Zeitstempelleistungskorrekturwert einem Signalleistungspegel eines Signals zugeordnet ist, beispielsweise eines Signals, das durch eine Station empfangen wird, für die die Zeitstempelleistungskorrekturinformationen bestimmt werden. Die erste Signalleistungskorrektur, die zweite Signalleistungskorrektur, die dritte Signalleistungskorrektur, die vierte Signalleistungskorrektur, die fünfte Signalleistungskorrektur und die sechste Signalleistungskorrektur beruhen auf einer Abweichung zwischen einem ersten Zeitintervall und einem zweiten Zeitintervall. Das erste Zeitintervall beschreibt beispielsweise eine Differenz zwischen einem Senden zweier Signale mit unterschiedlichen Signalleistungspegeln, und das zweite Zeitintervall beschreibt beispielsweise eine Differenz zwischen einem Empfang der zwei Signale mit unterschiedlichen Signalleistungspegeln durch die Station, die auf die jeweilige Signalleistungskorrektur bezogen ist. Das erste Zeitintervall wird durch eine Differenz von Sendezeitstempeln beschrieben, die auf eine erste Uhr bezogen sind, und das zweite Zeitintervall wird durch eine Differenz von Empfangszeitstempeln beschrieben, die auf eine zweite Uhr bezogen sind, die eine Uhr der Station darstellt, die auf die jeweilige Signalleistungskorrektur bezogen ist. Somit kann das erste Zeitintervall für alle Signalleistungskorrekturen dasselbe sein, und das zweite Zeitintervall kann für jede Signalleistungskorrektur unterschiedlich sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel beschreibt das zweite Zeitintervall für die erste Signalleistungskorrektur eine Differenz zwischen einem Empfang der zwei Signale, die unterschiedliche Signalleistungspegel aufweisen, durch den Transponder. Die Signalleistungskorrekturen werden beispielsweise durch die Apparatur unter Verwendung einer Uhrenverschiebungskorrektur erhalten, die auf Sendezeitstempelinformationen und Empfangszeitstempelinformationen zumindest zweier Signale beruht, die dieselben Signalleistungspegel aufweisen. Somit weisen beispielsweise zwei der zumindest drei Signale denselben Signalleistungspegel auf, und eines der drei Signale weist einen Signalleistungspegel auf, der sich von dem Signalleistungspegel der zwei Signale, die dieselben Signalleistungspegel aufweisen, unterscheidet. Alternativ dazu kann die Apparatur dazu konfiguriert sein, die Signalleistungskorrekturen auf der Basis von Sendezeitstempelinformationen und Empfangszeitstempelinformationen, die mehr Signalen zugeordnet sind, zu bestimmen, wobei zumindest zwei Signale dieselben Signalleistungspegel aufweisen und zumindest zwei Signale unterschiedliche Signalleistungspegel aufweisen, beispielsweise vier Signale mit zwei Signalen, die einen ersten Signalleistungspegel aufweisen, ein Signal mit einem zweiten Signalleistungspegel und ein Signal mit einem dritten Signalleistungspegel. Beispielsweise kann eine Bestimmung auf der Basis von drei Signalen zwei Signalleistungskorrekturen aufweisen, da zwei Signalleistungspegel analysiert werden, wobei die Signalleistungskorrektur, die auf den Signalleistungspegel der zwei Signale bezogen ist, die denselben Signalleistungspegel aufweisen, beispielsweise null beträgt. Somit kann beispielsweise eine auf vier Signalen beruhende Bestimmung drei Signalleistungskorrekturen oder zwei Signalleistungskorrekturen aufweisen, da entweder drei Signalleistungspegel oder zwei Signalleistungspegel analysiert werden.According to one embodiment, the first signal power correction is related to the transponder, the second signal power correction is related to the reference station, the third signal power correction and the fourth signal power correction are related to the first station and the fifth signal power correction and the sixth signal power correction are related to the second station. The signal power correction is, for example, a power correction curve or information describing a power correction curve, or a database comprising one, two or a plurality of time stamping power correction values, each time stamping power correction value being associated with a signal power level of a signal, e.g. a signal received by a station, for which the timestamp performance correction information is determined. The first signal power correction, the second signal power correction, the third signal power correction, the fourth signal power correction, the fifth signal power correction and the sixth signal power correction are based on a deviation between a first time interval and a second time interval. The first time interval describes, for example, a difference between sending two signals with different signal power levels, and the second time interval describes, for example, a difference between reception of the two signals with different signal power levels by the station, which is related to the respective signal power correction. The first time interval is described by a difference of transmission time stamps, which are related to a first clock, and the second time interval is described by a difference of reception time stamps, which are related to a second clock, which represents a clock of the station that is related to the respective Signal power correction is related. Thus the first time interval can be the same for all signal power corrections, and the second time interval can be different for each signal power correction. According to one embodiment, the second time interval for the first signal power correction describes a difference between a reception of the two signals, which have different signal power levels, by the transponder. The signal power corrections are obtained, for example, by the apparatus using a clock skew correction based on sending time stamp information and receiving time stamp information of at least two signals having the same signal power levels. Thus, for example, two of the at least three signals have the same signal power level and one of the three signals has a signal power level that differs from the signal power level of the two signals that have the same signal power level. Alternatively, the apparatus may be configured to determine the signal power corrections on the basis of sending time stamp information and receiving time stamp information associated with more signals, where at least two signals have the same signal power levels and at least two signals have different signal power levels, for example four signals with two signals, having a first signal power level, a signal having a second signal power level, and a signal having a third signal power level. For example, a determination based on three signals may have two signal power corrections since two signal power levels are analyzed, the signal power correction related to the signal power level of the two signals having the same signal power level being, for example, zero. Thus, for example, a determination based on four signals can have three signal power corrections or two signal power corrections, since either three signal power levels or two signal power levels are analyzed.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Apparatur dazu konfiguriert, einen ersten Antennenverzögerungskorrekturwert zum Korrigieren von Sendezeitstempeln und Empfangszeitstempeln, die auf die Referenzstation bezogen sind, zu erhalten. Die Apparatur ist beispielsweise dazu konfiguriert, einen zweiten Antennenverzögerungskorrekturwert zum Korrigieren z. B. aller Sendezeitstempel und z. B. aller Empfangszeitstempel, die auf den Transponder bezogen sind, zu erhalten. Die Apparatur ist beispielsweise dazu konfiguriert, einen dritten Antennenverzögerungskorrekturwert zum Korrigieren z. B. aller Sendezeitstempel und z. B. aller Empfangszeitstempel, die auf die erste Station bezogen sind, zu erhalten. Die Apparatur ist beispielsweise dazu konfiguriert, einen vierten Antennenverzögerungskorrekturwert zum Korrigieren z. B. aller Sendezeitstempel und z. B. aller Empfangszeitstempel, die auf die zweite Station bezogen sind, zu erhalten, und die Apparatur ist beispielsweise dazu konfiguriert, den ersten Antennenverzögerungskorrekturwert, den zweiten Antennenverzögerungskorrekturwert, den dritten Antennenverzögerungskorrekturwert und/oder den vierten Antennenverzögerungskorrekturwert zu erhalten, um die Ankunftszeit, die erste Ankunftszeitdifferenz und die zweite Ankunftszeitdifferenz zu erhalten. According to an embodiment, the apparatus is configured to receive a first antenna delay correction value for correcting transmission time stamps and reception time stamps related to the reference station. The apparatus is configured, for example, to apply a second antenna delay correction value for correcting e.g. B. all transmission timestamps and z. B. to get all reception time stamps related to the transponder. The apparatus is configured, for example, to provide a third antenna delay correction value for correcting e.g. B. all transmission timestamps and z. B. to get all reception timestamps related to the first station. The apparatus is configured, for example, to provide a fourth antenna delay correction value for correcting e.g. B. all transmission timestamps and z. B. all reception time stamps related to the second station, and the apparatus is configured, for example, the first antenna delay correction value, the second antenna delay correction value, the third antenna delay correction value and / or the fourth antenna delay correction value to obtain the arrival time, the first Time of arrival difference and the second time of arrival difference.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Uhrenverschiebungskorrektur unter Verwendung einer Zeitinterpolation oder einer Zeitextrapolation einer Abweichung zwischen einer ersten Differenz von Sendezeitstempeln, die einem Senden zweier Signale zugeordnet sind, die dieselben Signalleistungspegel aufweisen, und einer zweiten Differenz von Empfangszeitstempeln, die einem Empfang der zwei Signale zugeordnet sind, die dieselben Signalleistungspegel aufweisen, bestimmt. Die zwei Signale, auf denen die erste Differenz beruht, und die zwei Signale, auf denen die zweite Differenz beruht, sind beispielsweise dieselben zwei Signale. Die erste Differenz ist auf eine zweite Uhr bezogen, und die zweite Differenz ist auf eine zweite Uhr bezogen, und die Abweichung zwischen der ersten Differenz und der zweiten Differenz wird beispielsweise durch eine Abweichung zwischen der ersten Uhr und der zweiten Uhr bewirkt. Die Apparatur ist dazu konfiguriert, die Uhrenverschiebungskorrektur dazu zu verwenden, die Ankunftszeit, die erste Ankunftszeitdifferenz und die zweite Ankunftszeitdifferenz zu erhalten. Falls die erste Uhr und die zweite Uhr simultan laufen würden, d. h. synchronisiert wären, wäre die erste Differenz gleich der zweiten Differenz, da keine Uhrenverschiebung oder nahezu keine Uhrenverschiebung auftritt. Falls die Uhrenverschiebungskorrektur unter Verwendung der Zeitinterpolation bestimmt wird, wird beispielsweise die Uhrenverschiebungskorrektur für ein Signal bestimmt, dessen Senden zeitlich zwischen dem Senden der zwei Signale mit denselben Signalleistungspegeln erfolgt, und falls die Uhrenverschiebungskorrektur unter Verwendung der Zeitextrapolation bestimmt wird, wird die Uhrenverschiebungskorrektur für ein Signal bestimmt, dessen Senden zeitlich nach dem Senden der zwei Signale mit denselben Signalleistungspegeln erfolgt. Durch die Zeitinterpolation oder die Zeitextrapolation kann eine sehr präzise Uhrenverschiebungskorrektur bestimmt werden, wodurch eine hohe Genauigkeit beim Bestimmen der Position des Transponders erzielt werden kann.According to one embodiment, the clock offset correction is made using a time interpolation or a time extrapolation of a deviation between a first difference of transmission time stamps associated with sending two signals that have the same signal power level and a second difference of reception time stamps associated with receiving the two signals that have the same signal power levels are determined. For example, the two signals on which the first difference is based and the two signals on which the second difference is based are the same two signals. The first difference is related to a second clock and the second difference is related to a second clock, and the deviation between the first difference and the second difference is caused, for example, by a deviation between the first clock and the second clock. The apparatus is configured to use the clock offset correction to obtain the time of arrival, the first time of arrival difference, and the second time of arrival difference. If the first clock and the second clock were running simultaneously, i. H. were synchronized, the first difference would be equal to the second difference, since no clock shift or almost no clock shift occurs. For example, if the clock shift correction is determined using time interpolation, the clock shift correction is determined for a signal that is transmitted in time between the transmission of the two signals with the same signal power levels, and if the clock shift correction is determined using time extrapolation, the clock shift correction is determined for a signal whose transmission takes place in time after the transmission of the two signals with the same signal power levels. A very precise clock shift correction can be determined by means of the time interpolation or the time extrapolation, as a result of which a high degree of accuracy can be achieved when determining the position of the transponder.
Ein Ausführungsbeispiel gemäß dieser Erfindung ist auf ein Verfahren zum Lokalisieren eines Transponders bezogen. Das Verfahren umfasst ein Erhalten, z. B. Berechnen, einer Ankunftszeit, z. B. einer Laufzeit eines Signals zwischen einer Referenzstation und einem Transponder, eines oder mehrerer Signale, auf der Basis von Sendezeitstempeln und Empfangszeitstempeln, die z. B. von der Ref. und dem Transponder durch die Apparatur empfangen werden, zweier oder mehrerer Signale, die zwischen einer Referenzstation und einem Transponder gesendet werden, z. B. unter Verwendung einer Uhrenverschiebungskorrektur und/oder einer Antennenverzögerungskorrektur und/oder einer Signalleistungskorrektur. Das Verfahren umfasst ein Erhalten, z. B. Berechnen, z. B. unter Verwendung einer Uhrenverschiebungskorrektur und/oder einer Signalleistungskorrektur und/oder einer Antennenverzögerungskorrektur, wobei die Antennenverzögerungskorrektur beispielsweise zum Berechnen eines Versatzes K verwendet wird, einer ersten Ankunftszeitdifferenz auf der Basis einer Differenz zwischen Empfangszeitstempeln, die an einer ersten Station erhalten werden und Empfangszeiten zweier Signale beschreiben, wobei eines durch die Referenzstation gesendet wird und eines durch den Transponder gesendet wird, beispielsweise auf zeitlich synchronisierte Weise, so dass beispielsweise eine Differenz von Sendezeiten vorbestimmt ist oder berechnet werden kann, an der ersten Station. Ferner umfasst das Verfahren ein Erhalten, z. B. Berechnen, z. B. unter Verwendung einer Uhrenverschiebungskorrektur und/oder einer Signalleistungskorrektur und/oder einer Antennenverzögerungskorrektur, einer zweiten Ankunftszeitdifferenz auf der Basis einer Differenz zwischen Empfangszeitstempeln, die an einer zweiten Station erhalten werden und Empfangszeiten zweier Signale beschreiben, wobei eines durch die Referenzstation gesendet wird und eines durch den Transponder gesendet wird, beispielsweise auf zeitlich synchronisierte Weise, so dass beispielsweise eine Differenz von Sendezeiten vorbestimmt ist oder berechnet werden kann, an der zweiten Station, wobei beispielsweise die zwei Signale, auf denen die an der zweiten Station erhaltenen Empfangszeitstempel beruhen, gleich den zwei Signalen sein können, auf denen die an der ersten Station erhaltenen Empfangszeitstempel beruhen, oder sich von den zwei Signalen, auf denen die an der ersten Station erhaltenen Empfangszeitstempel beruhen, unterscheiden können. Das Verfahren weist ein Berechnen einer Position des Transponders auf der Basis der Ankunftszeit und der zumindest zwei Ankunftszeitdifferenzen auf. One embodiment according to this invention relates to a method for locating a transponder. The method includes obtaining, e.g. B. Calculate an arrival time, e.g. B. a transit time of a signal between a reference station and a transponder, one or more signals, on the basis of transmission time stamps and reception time stamps, the z. From the ref. And the transponder are received by the apparatus, two or more signals sent between a reference station and a transponder, e.g. B. using clock skew correction and / or antenna delay correction and / or signal power correction. The method includes obtaining, e.g. B. Calculate, e.g. B. using a clock shift correction and / or a signal power correction and / or an antenna delay correction, the antenna delay correction being used, for example, to calculate an offset K, a first arrival time difference based on a difference between reception time stamps obtained at a first station and reception times of two Describe signals, one being sent by the reference station and one being sent by the transponder, for example in a time-synchronized manner, so that, for example, a difference in transmission times is predetermined or can be calculated at the first station. The method further comprises obtaining, e.g. B. Calculate, e.g. B. using a clock offset correction and / or a signal power correction and / or an antenna delay correction, a second arrival time difference on the basis of a difference between reception time stamps obtained at a second station and describe reception times of two signals, one being sent by the reference station and one is transmitted by the transponder, for example in a time-synchronized manner, so that, for example, a difference in transmission times is predetermined or can be calculated, at the second station, for example the two signals on which the receive time stamps obtained at the second station are based, equal to the may be two signals on which the receive time stamps obtained at the first station are based, or differ from the two signals on which the receive time stamps obtained at the first station are based. The method includes calculating a position of the transponder on the basis of the arrival time and the at least two arrival time differences.
Ein Ausführungsbeispiel gemäß dieser Erfindung ist auf ein Computerprogramm bezogen, das einen Programmcode zum Durchführen, wenn es auf einem Computer abläuft, eines Verfahrens aufweist.An exemplary embodiment according to this invention relates to a computer program which has a program code for carrying out, when it runs on a computer, a method.
FigurenlisteFigure list
Die Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; stattdessen liegt die Betonung allgemein auf der Veranschaulichung der Prinzipien der Erfindung. Bei der folgenden Beschreibung werden verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, bei denen:
-
1 eine schematische Ansicht einer Apparatur zum Lokalisieren eines Transponders gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt; -
2 eine schematische Ansicht einer Bestimmung einer Ankunftszeit zeigt, die durch eine Apparatur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erhalten wird; -
3 eine schematische Ansicht einer Bestimmung einer Ankunftszeit zeigt, die durch eine Apparatur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer Uhrenverschiebungskorrektur und/oder einer Signalleistungskorrektur erhalten werden soll; -
4 eine schematische Ansicht eines Verbindens einer Bestimmung einer Ankunftszeit und einer Bestimmung einer Ankunftszeitdifferenz zeigt, die durch eine Apparatur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erhalten werden sollen; -
5 eine schematische Ansicht eines Verbindens einer Bestimmung einer Ankunftszeit und einer Bestimmung einer Ankunftszeitdifferenz zeigt, die durch eine Apparatur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer Uhrenverschiebungskorrektur und/oder einer Signalleistungskorrektur erhalten werden sollen; -
6 eine schematische Ansicht einer Konstellation von Stationen für eine zweidimensionale Lokalisierung eines Transponders durch eine Apparatur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; -
7 Ergebnisse eines Verbindens einer Ankunftszeit und zumindest zweier Ankunftszeitdifferenzen zum Lokalisieren eines Transponders zeigt, der durch eine Apparatur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bestimmt wird; -
8 eine schematische Ansicht einer Bestimmung einer Uhrenverschiebungskorrektur und/oder einer Signalleistungskorrektur zeigt, die zum Korrigieren einer Ankunftszeit und/oder einer ersten Ankunftszeitdifferenz und/oder einer zweiten Ankunftszeitdifferenz verwendet werden, die durch eine Apparatur zum Lokalisieren eines Transponders gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erhalten werden sollen; -
9a ein schematisches Diagramm eines gemessenen Signalleistungspegels gegenüber einem realen Signalleistungspegel zeigt, der für eine Bestimmung einer Signalleistungskorrektur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird; und -
9b ein schematisches Diagramm einer Signalleistungspegelkorrekturkurve zeigt, die zum Korrigieren einer Ankunftszeit und/oder einer ersten Ankunftszeitdifferenz und/oder einer zweiten Ankunftszeitdifferenz verwendbar ist, die durch eine Apparatur zum Lokalisieren eines Transponders gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erhalten werden sollen.
-
1 shows a schematic view of an apparatus for locating a transponder according to an embodiment of the invention; -
2 Figure 13 shows a schematic view of a determination of a time of arrival obtained by an apparatus according to an embodiment of the present invention; -
3 shows a schematic view of a determination of a time of arrival to be obtained by an apparatus according to an embodiment of the present invention using a clock offset correction and / or a signal power correction; -
4th Figure 13 shows a schematic view of combining a determination of a time of arrival and a determination of a time of arrival difference to be obtained by an apparatus according to an embodiment of the present invention; -
5 Fig. 13 shows a schematic view of combining a determination of a time of arrival and a determination of a time of arrival difference to be obtained by an apparatus according to an embodiment of the present invention using a clock offset correction and / or a signal power correction; -
6th shows a schematic view of a constellation of stations for a two-dimensional localization of a transponder by an apparatus according to an embodiment of the present invention; -
7th Shows results of combining a time of arrival and at least two time-of-arrival differences for locating a transponder determined by an apparatus according to an embodiment of the present invention; -
8th shows a schematic view of a determination of a clock shift correction and / or a signal power correction, which are used for correcting a time of arrival and / or a first time of arrival difference and / or a second time of arrival difference, which are obtained by an apparatus for locating a transponder according to an embodiment of the present invention should; -
9a shows a schematic diagram of a measured signal power level versus a real signal power level, which is used for a determination of a signal power correction according to an embodiment of the present invention; and -
9b Fig. 3 shows a schematic diagram of a signal power level correction curve which can be used for correcting a time of arrival and / or a first time of arrival difference and / or a second time of arrival difference to be obtained by an apparatus for locating a transponder according to an embodiment of the present invention.
Ausführliche Beschreibung der AusführungsbeispieleDetailed description of the exemplary embodiments
Gleiche oder äquivalente Elemente oder Elemente, die eine gleiche oder äquivalente Funktionalität aufweisen, sind in der folgenden Beschreibung mit gleichen oder äquivalenten Bezugszeichen benannt, auch wenn sie in verschiedenen Figuren auftreten.Identical or equivalent elements or elements which have identical or equivalent functionality are designated in the following description with the same or equivalent reference symbols, even if they appear in different figures.
In der folgenden Beschreibung sind eine Mehrzahl von Einzelheiten dargelegt, um eine gründliche Erläuterung von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung bereitzustellen. Jedoch wird Fachleuten einleuchten, dass Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ohne diese spezifischen Einzelheiten praktiziert werden können. In anderen Fällen sind hinreichend bekannte Strukturen und Vorrichtungen in Form eines Blockdiagramms und nicht in Einzelheiten gezeigt, um zu vermeiden, dass Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unklar werden. Außerdem können Merkmale der hiernach beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden, wenn nicht im Einzelnen etwas anderes angegeben ist.In the following description, numerous details are set forth in order to provide a thorough explanation of embodiments of the present invention. However, it will be apparent to those skilled in the art that embodiments of the present invention can be practiced without these specific details. In other instances, well known structures and devices are shown in block diagram form, rather than in detail, in order to avoid obscuring embodiments of the present invention. In addition, features of the various exemplary embodiments described below can be combined with one another, unless otherwise specified in detail.
Hiernach kann die folgende Benennung verwendet werden: Ein Zeitstempel kann als
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Apparatur
Gemäß einem Ausführungsbeispiel beruht die Ankunftszeit
Die TOA
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Apparatur
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die TOA
Gemäß einem Ausführungsbeispiel beruht die erste Ankunftszeitdifferenz TDOA1
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Apparatur
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die TDOA1
Gemäß einem Ausführungsbeispiel beruht die zweite Ankunftszeitdifferenz TDOA2
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist Apparatur
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die TDOA2
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die zwei Signale, auf denen die an der zweiten Station erhaltenen Empfangszeitstempel beruhen, gleich den beiden Signalen sein, auf denen die an der ersten Station erhaltenen Empfangszeitstempel beruhen, oder sie können sich von den zwei Signalen, auf denen die an der ersten Station erhaltenen Empfangszeitstempel beruhen, unterscheiden.According to one embodiment, the two signals on which the receive time stamps obtained at the second station are based can be the same as the two signals on which the receive time stamps obtained at the first station are based, or they can be different from the two signals on which the receive time stamps at the receive time stamps obtained from the first station.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Apparatur
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Apparatur
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Apparatur
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird der erste Kreis oder die erste Kugel durch die Apparatur
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Apparatur
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Apparatur
Somit stellt die Multiplikation der TOA
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Apparatur
wobei eine Position der Referenzstation, z. B. eine 2D-Position (xR, yR) oder eine 3D-Position (xR, yR, zR) und eine Position einer Station, z. B. eine 2D-Position (xSi, ySi) oder eine 3D-Position (xSi, ySi, zSi), durch die Apparatur
wherein a position of the reference station, e.g. B. a 2D position (x R , y R ) or a 3D position (x R , y R , z R ) and a position of a station, e.g. B. a 2D position (x Si , y Si ) or a 3D position (x Si , y Si , z Si ), through the
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Apparatur
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Apparatur
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Ankunftszeit auf der Basis eines Sendezeitstempels
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Referenzstation
Andererseits beeinflusst die Antennenverzögerung (A, B)
Die Werte E1 und E2 können von einer Signalleistungskorrekturkurve oder einer Datenbank von Signalleistungskorrekturwerten, die verschiedenen Signalleistungspegeln entsprechen, erhalten werden, wie unter Bezugnahme auf
Obwohl in
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann zusätzlich oder alternativ dazu eine Uhrenverschiebungskorrektur verwendet werden, um Sendezeitstempel
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine Uhrenverschiebung anhand dreier Nachrichten korrigiert werden.
Mit anderen Worten beruht die Uhrenverschiebungskorrektur beispielsweise auf einem Sendezeitstempel
Mit anderen Worten wird die Uhrenverschiebungskorrektur beispielsweise dazu verwendet, die Differenz
Mit den korrigierten Zeitmessungen TOA und der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Signals ist es möglich, eine Lateration zu verwenden, um eine Position des Transponders
Obwohl in
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Antennenverzögerung
Gemäß einem Ausführungsbeispiel stellen die Werte E3
Gemäß einem Ausführungsbeispiel stellt der Wert E1
Gemäß einem Ausführungsbeispiel stellt der Wert E2
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weisen das erste Signal
Um die TOA und die TDOA zu bestimmen, werden Signale zwischen Stationen gesendet. Diesbezüglich wird beispielsweise ein erstes TOA-Signal
Die Zwei-Wege-Entfernungsbestimmung wird beispielsweise zwischen dem Transponder
Beispielsweise wird angenommen, dass für die TDOA-Anwendung der Einfluss der Antennenverzögerung für die Zeitstempel
Die in
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Uhrenverschiebungskorrektur
Diese Gleichung hängt trotzdem von dem Versatz K
Eine neue TDOA-Gleichung ohne den Versatz K
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist es nun mit jeder Messung möglich, eine TOA-Gleichung zu erhalten, und je nach der Anzahl von Ankern, d. h. Stationen
Gemäß einem Ausführungsbeispiel stellt der Index i, z. B. i∈[1;N], wobei N≥2, eine Nummer einer Station
Die TDOA-Gleichung ist gemäß einem Ausführungsbeispiel aufgrund der Abhängigkeit von dem Rauschen der Referenzstation eins, d. h. der Referenzstation
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine Apparatur dazu konfiguriert, Ankunftszeitdifferenzen TDOAs zu erhalten, z. B. zu empfangen oder zu berechnen, wie gemäß einem Ausführungsbeispiel der
Gemäß einem Ausführungsbeispiel beruhen die Ankunftszeitdifferenzen auf einer Differenz
Die theoretischen Konzepte können anhand echter Messungen mit beispielsweise einem Messaufbau, wie er in
Allgemeine Einstellungen für die TWR- und TDOA-Positionsschätzung können ein Kanal
Die folgende Tabelle 2 zeigt eine Standardabweichungspräzision für die TOA- und TDOA-Positionsschätzung. Die y-Achse-Streuung ist beispielsweise für beide Messprinzipien nahezu gleich. Andererseits ist gemäß einem Ausführungsbeispiel die x-Achse-Streuung für TDOA höher als bei TOA. Dieser Effekt ist beispielsweise auf die Asymmetrie der TDOA, die in der Tat ein Verbinden von TOA und TDOA ist, zurückzuführen. Die Kompensation dieses Effekts wird in einer früheren Veröffentlichung beschrieben [17]. In Kombination mit einem Filter ist es möglich, höchst präzise Ergebnisse zu erhalten. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wirkt sich die Position der Anker auf die Transponderlokalisierung aus, mit einem Transponder, der bezüglich der Anker zentrierter angeordnet ist, ist es möglich, bessere Ergebnisse zu erzielen [15].
Tabelle 2: Genauigkeit: Standardabweichung gemäß einem Ausführungsbeispiel
Die Genauigkeit hängt beispielsweise von der richtigen Position der Anker und von der Versatzschätzung ab.The accuracy depends, for example, on the correct position of the anchors and on the offset estimate.
Hierin wird ein Verfahren, siehe
Eine Uhr
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann bzw. können der Empfänger
Die allgemeinen Lösungsansätze verwenden den Integrator der Phasenregelschleife (PLL, phase locked loop), um einen Korrekturwert zu erhalten. Üblicherweise wurde eine Frequenzdifferenz zwischen zwei Uhren durch einen Integrator von PLL dargestellt. Nach der Aufwärmzeit erreichten die Uhren, beispielsweise die Uhr
Gemäß einem Ausführungsbeispiel, das in
Somit werden die Sendezeitstempelinformationen und die Empfangszeitstempelinformationen des ersten Signals
Falls das erste Signal
Falls das erste Signal
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Apparatur beispielsweise dazu konfiguriert, die Uhrenverschiebungskorrektur CDC (clock drift correction) auf der Basis einer Abweichung C1,3/1701 zwischen einer ersten Differenz
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Apparatur dazu konfiguriert, die Uhrenverschiebungskorrektur auf die Abweichung
Zeitstempelleistungskorrekturinformationen auf der Basis einer Abweichung zwischen einem ersten Zeitintervall
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Abweichung C1,2/1702 durch eine Uhrenverschiebung und durch die unterschiedlichen Signalleistungspegel bewirkt. Somit kann die Apparatur dazu konfiguriert sein, einen Beitrag
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Uhrenverschiebung-korrigierte Version
Obwohl die Berechnung/Bestimmung der Uhrenverschiebungskorrektur und/oder der Signalleistungskorrektur in
Es ist bekannt, dass der Zeitstempel des DW1000 durch die Signalleistung beeinflusst wird [3,2]. Eine Zunahme an Signalleistung bewirkt kleinere Zeitstempel, und umgekehrt. In
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Signale, die hierin analysiert werden und die beispielsweise durch ein Sende-/Empfangsgerät gesendet und durch ein Sende-/Empfangsgerät empfangen werden, wie in
Hierin wird ein neuer Lösungsansatz für eine drahtlose Ankunftszeitdifferenz-Uhrensynchronisierung für Decawave und andere Ultrabreitband-Sende-/Empfangsgeräte präsentiert. Die vorgeschlagenen Techniken ermöglichen ein Verbinden von Messungen einer Ankunftszeit und einer Ankunftszeitdifferenz, ohne die Vorteile jedes Lösungsansatzes zu verlieren. Die Präzision und Genauigkeit der durch Decawave-Ultrabreitband-Sende-/Empfangsgeräte bereitgestellten Ergebnisse hängt von drei Effekten ab, der Signalleistung, der Uhrenverschiebung und der Antennenverzögerung. Es wird gezeigt, wie alle drei Effekte für beide Messtechniken TOA und TDOA kompensiert werden können. This presents a new approach to wireless time-of-arrival clock synchronization for Decawave and other ultra-wideband transceivers. The proposed techniques allow measurements of a time of arrival and a difference of arrival time to be combined without losing the advantages of either approach. The precision and accuracy of the results provided by Decawave ultra wideband transceivers depends on three effects, signal power, clock offset, and antenna delay. It is shown how all three effects can be compensated for both measurement techniques TOA and TDOA.
In unserem Fall ist beispielsweise das Synchronisierungssignal Teil der Lokalisierung, ohne dass das Zeitintervall bekannt sein muss. Die Messungen werden bisher beispielsweise durch die Sende-/Empfangsgeräte Decawave EVK1000 ohne zusätzliche Synchronisierungshardware bereitgestellt. Dieses System ist in der Lage, aufgrund der Fähigkeit, mit einem Schwund (Fading) umzugehen, in Innenraum-Umgebungen zu arbeiten. Mit den hierin vorgeschlagenen Verfahren kann die Signalleistungskorrekturkurve automatisch erhalten werden, und die Uhrenverschiebung kann für jede Messung korrigiert werden. Hierin ist gezeigt, wie diese Korrekturen für eine TOA- und TDOA-Lokalisierung angewendet werden sollen.In our case, for example, the synchronization signal is part of the localization without the need to know the time interval. So far, the measurements have been provided by the Decawave EVK1000 transceiver, for example, without additional synchronization hardware. This system is able to work in indoor environments due to its fading ability. With the methods proposed herein, the signal power correction curve can be obtained automatically, and the clock shift can be corrected for each measurement. This shows how these corrections should be applied for a TOA and TDOA localization.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang einer Apparatur beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, wobei ein Block oder eine Vorrichtung einem Verfahrensschritt oder einem Merkmal eines Verfahrensschritts entspricht. Analog dazu stellen Aspekte, die im Kontext eines Verfahrensschritts beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Postens oder Merkmals einer entsprechenden Apparatur dar.Although some aspects have been described in the context of an apparatus, it goes without saying that these aspects also represent a description of the corresponding method, wherein a block or a device corresponds to a method step or a feature of a method step. Similarly, aspects that have been described in the context of a process step also represent a description of a corresponding block or item or feature of a corresponding apparatus.
Die erfindungsgemäßen Verfahren können auf einem digitalen Speichermedium gespeichert oder können auf einem Übertragungsmedium wie beispielsweise einem Drahtlosübertragungsmedium oder einem verdrahteten Übertragungsmedium wie z. B. dem Internet übertragen werden.The methods of the invention can be stored on a digital storage medium or can be carried out on a transmission medium such as a wireless transmission medium or a wired transmission medium such as e.g. B. transmitted to the Internet.
Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenwirken (oder zusammenwirken können), dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein.Depending on the specific implementation requirements, embodiments of the invention can be implemented in hardware or in software. The implementation can be carried out using a digital storage medium, for example a floppy disk, a DVD, a Blu-ray disc, a CD, a ROM, a PROM, an EPROM, an EEPROM or a FLASH memory, on which electronic readable control signals are stored which interact (or can interact) with a programmable computer system in such a way that the respective method is carried out. Therefore, the digital storage medium can be computer readable.
Manche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung weisen also einen Datenträger auf, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.Some exemplary embodiments according to the invention thus have a data carrier which has electronically readable control signals which are able to interact with a programmable computer system in such a way that one of the methods described herein is carried out.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode dahin gehend wirksam ist, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft. Der Programmcode kann beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein.In general, embodiments of the present invention can be implemented as a computer program product with a program code, the program code being effective to carry out one of the methods when the computer program product runs on a computer. The program code can for example also be stored on a machine-readable carrier.
Andere Ausführungsbeispiele weisen das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren auf, wobei das Computerprogramm auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist.Other exemplary embodiments have the computer program for performing one of the methods described herein, the computer program being stored on a machine-readable carrier.
Mit anderen Worten ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens somit ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft.In other words, an exemplary embodiment of the method according to the invention is thus a computer program which has a program code for carrying out one of the methods described here when the computer program runs on a computer.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist.A further exemplary embodiment of the method according to the invention is thus a data carrier (or a digital storage medium or a computer-readable medium) on which the computer program for performing one of the methods described herein is recorded.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit ein Datenstrom oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet, transferiert zu werden.A further exemplary embodiment of the method according to the invention is thus a data stream or a sequence of signals which represents or represents the computer program for performing one of the methods described herein. The data stream or the sequence of signals can, for example, be configured to be transferred via a data communication connection, for example via the Internet.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel weist eine Verarbeitungseinrichtung auf, beispielsweise einen Computer oder ein programmierbares Logikbauelement, die dahin gehend konfiguriert oder angepasst ist, eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen.Another exemplary embodiment has a processing device, for example a computer or a programmable logic component, which is configured or adapted to carry out one of the methods described herein.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel weist einen Computer auf, auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist.Another exemplary embodiment has a computer on which the computer program for performing one of the methods described herein is installed.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbares Logikbauelement (beispielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray) dazu verwendet werden, manche oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Allgemein werden die Verfahren bei einigen Ausführungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt.In some exemplary embodiments, a programmable logic component (for example a field-programmable gate array) can be used to carry out some or all of the functionalities of the methods described herein. In some exemplary embodiments, a field-programmable gate array can interact with a microprocessor in order to carry out one of the methods described herein. In general, in some exemplary embodiments, the methods are performed by any hardware device.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.The above-described embodiments are merely illustrative of the principles of the present invention. It is to be understood that modifications and variations of the arrangements and details described herein will be apparent to other skilled persons. It is therefore intended that the invention be limited only by the scope of protection of the following patent claims and not by the specific details presented herein with reference to the description and explanation of the exemplary embodiments.
Claims (30)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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