DE102012018427A1

DE102012018427A1 - Method for locating mobile unit relative to car, involves determining position of mobile part, where determination is made based on points in time and determined intrinsic movement of mobile part between different points of time

Info

Publication number: DE102012018427A1
Application number: DE201210018427
Authority: DE
Inventors: Andreas Kwoczek; Björn Mennenga; Andreas Niethammer
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2012-09-18
Filing date: 2012-09-18
Publication date: 2014-05-15

Abstract

The method involves determining distance of a mobile part (100) from a reference point (210) to a target device (200) i.e. motor vehicle, at different time. A proper motion of the mobile part is determined between the different time points. A position of the mobile part relative to the target device is determined, where the determination of the position is made based on the points in time at different determined distances and determined intrinsic movement of the mobile part between the different points of time. An independent claim is also included for an apparatus for locating a mobile unit.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ortung eines Mobilteils sowie eine entsprechend ausgestaltete Vorrichtung.The present invention relates to a method for locating a handset and a correspondingly configured device.

Für verschiedene Anwendungsgebiete ist eine Ortung eines Mobilteils relativ zu einem Zielgerät von Interesse. Beispielsweise kann die Ortung des Mobilteils relativ zu einem Kraftfahrzeug verwendet werden, um das Fahrzeug zu finden oder die Steuerung bestimmter Sicherheits- oder Komfortfunktionen nur in einem bestimmten Bereich um das Kraftfahrzeug herum zuzulassen. Eine relative Ortung zweier Kraftfahrzeuge zueinander kann beispielsweise für ein automatisiertes Fahren von Interesse sein.For various applications, a location of a handset relative to a target device of interest. For example, the location of the handset relative to a motor vehicle can be used to find the vehicle or to allow the control of certain safety or comfort functions only in a certain area around the motor vehicle. A relative location of two vehicles to one another may be of interest, for example, for automated driving.

In der Produktionstechnik und Logistik ist es bekannt, so genannte Funk-Tags relativ zu einer gegebenen Infrastruktur zu orten. Hierzu werden an Referenzpunkten so genannte Anker angeordnet. An diesen Ankern kann dann die Entfernung zu einem Funk-Tag oder die Winkellage bezüglich eines Funk-Tags bestimmt werde, z. B. über Laufzeit oder Empfangsrichtung von Funksignalen, die zwischen dem Anker und dem Funk-Tag übertragen werden.In production engineering and logistics, it is known to locate so-called radio tags relative to a given infrastructure. For this purpose, so-called anchors are arranged at reference points. At these anchors, the distance to a radio tag or the angular position with respect to a radio tag can then be determined, for. B. over time or direction of reception of radio signals that are transmitted between the anchor and the radio tag.

Eine relative Ortung zwischen einem Mobilteil und einem Zielgerät kann auf Entfernungsmessungen über Funksignale basieren, z. B. gemäß dem Standard ZigBee 802.15.4a. Hierbei können Laufzeiten der Funksignale oder aber auch Phasenlagen der Funksignale ausgewertet werden. Herkömmlich werden die Entfernungsmessungen für eine so genannte Trilateration genutzt, bei welcher Entfernungen des Mobilteils zu mindestens drei verschiedenen Referenzpunkten, auch bezeichnet als „Anker”, bestimmt werden. Die Referenzpunkte können beispielsweise separate Antennen oder Sende-/Empfangseinheiten am Zielgerät sein. Eine bekannte geometrische Anordnung der Referenzpunkte zueinander wird dabei vorausgesetzt. Über die Entfernungsmessungen zu den verschiedenen Referenzpunkten und aus der bekannten geometrischen Anordnung der Referenzpunkte kann die Position des Mobilteils relativ zu dem Zielgerät bestimmt werden. Anstelle der Entfernungsmessungen können auch Winkelmessungen vorgenommen werden, z. B. von Empfangswinkeln an den Referenzpunkten ausgehend vom Mobilteil empfangener Funksignale, und die Ortung des Mobilteils über eine so genannte Triangulation erfolgen.Relative location between a handset and a destination device may be based on distance measurements via radio signals, e.g. B. according to the standard ZigBee 802.15.4a. In this case, transit times of the radio signals or even phase positions of the radio signals can be evaluated. Conventionally, the distance measurements are used for a so-called trilateration, in which distances of the handset to at least three different reference points, also referred to as "anchor", are determined. The reference points can be, for example, separate antennas or transmitting / receiving units on the target device. A known geometric arrangement of the reference points to each other is assumed. The distance measurements to the various reference points and from the known geometric arrangement of the reference points, the position of the handset relative to the target device can be determined. Instead of the distance measurements and angle measurements can be made, for. B. from reception angles at the reference points, starting from the handset received radio signals, and the location of the handset via a so-called triangulation.

Weitere Ortungsansätze können auf Satellitennavigation, z. B. über Positionierungssignale des Global Positioning System (GPS), oder Ortungsfunktionen über Kommunikationsnetzwerke beruhen. Auch in diesen Fällen erfolgt die eigentliche Ortung typischerweise über Trilateration oder Triangulation.Further locating approaches may be based on satellite navigation, eg. B. based on positioning signals of the Global Positioning System (GPS), or positioning functions via communication networks. Even in these cases, the actual location is typically done by trilateration or triangulation.

Die US 2007/0139200 A1 beschreibt Verfahren und Systeme zur Ortung von Objekten auf Basis von Funksignalen welche zwischen einer Haupteinheit und mehreren Funk-Tags übertragen werden. Die Ortung kann auf Triangulation oder Trilateration basieren.The US 2007/0139200 A1 describes methods and systems for locating objects based on radio signals which are transmitted between a main unit and a plurality of radio tags. The location can be based on triangulation or trilateration.

Die US 2006/0181393 A1 beschreibt ein Verfahren und System zur Ortung eines Funk-Tags unter Verwendung einer Richtantenne und Laufzeitmessung.The US 2006/0181393 A1 describes a method and system for locating a radio tag using a directional antenna and time of flight measurement.

Die DE 100 19 277 A1 beschreibt ein Sicherungssystem, welches eine Entfernungsmessung zwischen einem Kraftfahrzeug und einem Transponder verwendet. Die Entfernungsmessung basiert auf einer Bestimmung der Laufzeit von Funksignalen zwischen dem Transponder und dem Kraftfahrzeug.The DE 100 19 277 A1 describes a security system that uses a distance measurement between a motor vehicle and a transponder. The distance measurement is based on a determination of the transit time of radio signals between the transponder and the motor vehicle.

Die DE 198 27 722 A1 beschreibt eine Sicherheitseinrichtung, bei welcher ein Fahrzeug ein Fragecodesignal and einen Transponder sendet, welcher durch Aussenden eines Antwortcodesignals an das Fahrzeug reagiert. Anhand der Laufzeit des Antwortcodesignals kann eine Reichweitenmanipulation erkannt werden.The DE 198 27 722 A1 describes a security device in which a vehicle transmits a question code signal to a transponder which responds by sending a response code signal to the vehicle. Based on the duration of the response code signal, a range manipulation can be detected.

Die EP 1 318 483 A2 beschreibt ein Verfahren zur Verhinderung einer unberechtigten Authentifizierung bei einer kontaktlosen Datenübertragung, z. B. zwischen einem Kraftfahrzeug und einem Transponder, bei welchem mehrere räumlich getrennte Antennen verwendet werden und eine Feldstärkebestimmung erfolgt. Durch Bestimmung von Feldstärkewerten, kann auch ein Empfangswinkel bestimmt werden.The EP 1 318 483 A2 describes a method for preventing unauthorized authentication in contactless data transmission, e.g. B. between a motor vehicle and a transponder, in which a plurality of spatially separated antennas are used and a field strength determination is carried out. By determining field strength values, a reception angle can also be determined.

Die DE 102 47 719 A1 beschreibt ein Verfahren zur Abstandsmessung zwischen Sende-Empfangs-Stationen, z. B. in einem Fahrzeug und einem elektronischen Schlüsselmodul für das Fahrzeug. Die Abstandsmessung basiert auf Signallaufzeiten zwischen den Sende-Empfangs-Stationen.The DE 102 47 719 A1 describes a method for distance measurement between transmit-receive stations, z. In a vehicle and an electronic key module for the vehicle. The distance measurement is based on signal transit times between the transceiver stations.

Die DE 199 26 234 A1 beschreibt Verfahren und Vorrichtungen zur schlüssellosen Zugangsberechtigungskontrolle, z. B. für ein Fahrzeug, bei welchem der Abstand zwischen einer Basisstation und einem mobilen Identifikationsgeber bestimmt wird.The DE 199 26 234 A1 describes methods and apparatus for keyless conditional access control, e.g. B. for a vehicle, in which the distance between a base station and a mobile identification transmitter is determined.

Bekannte Techniken zur relativen Ortung eines Mobilteils bezüglich eines Zielgeräts, z. B. wie oben erläutert, erfordern jedoch einen vergleichsweise hohen Implementierungsaufwand, z. B. durch Bereitstellung mehrerer Referenzpunkte, und/oder liefern eine für manchen Anwendungen unzulängliche Genauigkeit.Known techniques for the relative location of a handset relative to a target device, eg. As explained above, however, require a relatively high implementation effort, eg. B. by providing multiple reference points, and / or provide an inadequate for some applications accuracy.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Verfahren sowie Vorrichtungen bereitzustellen, durch welche die Ortung eines Mobilteils auf präzise und effiziente Weise ermöglicht wird.An object of the present invention is to provide methods and apparatus to provide locating a handset in a precise and efficient manner.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 9. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.According to the invention, this object is achieved by a method according to claim 1 and by a device according to claim 9. The dependent claims define preferred or advantageous embodiments of the invention.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird an verschiedenen Zeitpunkten die Entfernung des Mobilteils von einem Referenzpunkt an einem Zielgerät bestimmt. Bei dem Zielgerät kann es sich insbesondere um ein Kraftfahrzeug handeln. Andere Arten von Zielgerät sind jedoch ebenfalls möglich, z. B. feste Infrastrukturpunkte. Das Mobilteil kann eine Schlüsseleinheit für das Kraftfahrzeug, ein Smartphone oder anderes mobiles Gerät sein. Bei dem Mobilteil kann es sich jedoch auch um ein weiteres Kraftfahrzeug handeln. Bei einigen Anwendungsszenarien kann das Zielgerät auch einem Infrastrukturpunkt entsprechen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird weiterhin zwischen den verschiedenen Zeitpunkten eine Eigenbewegung des Mobilteils bestimmt. Die Eigenbewegung des Mobilteils kann eine Schrittweite des Mobilteils zwischen zwei der verschiedenen Zeitpunkte und/oder eine Bewegungsrichtung des Mobilteils zwischen zwei der verschiedenen Zeitpunkte umfassen. Die Eigenbewegung kann auch eine Geschwindigkeit des Mobilteils zwischen zwei der verschiedenen Zeitpunkte umfassen. Anhand der an den verschiedenen Zeitpunkten bestimmten Entfernungen und der bestimmten Eigenbewegung des Mobilteils zwischen den verschiedenen Zeitpunkten erfolgt dann eine Bestimmung der Position des Mobilteils relativ zu dem Zielgerät. Die Position kann durch wenigstens zwei räumliche Koordinaten, z. B. in der Ebene, definiert sein. Zu diesem Zweck ist die Anzahl der verschiedenen Zeitpunkte wenigstens drei. Durch eine größere Anzahl von Zeitpunkten kann die Genauigkeit der Positionsbestimmung erhöht werden und/oder die Positionsbestimmung über der räumliche Koordinaten ermöglicht werden, z. B. zwei Koordinaten in der Ebene und eine Koordinate für die Höhe.In the method according to the invention, the removal of the mobile part from a reference point on a target device is determined at different times. The target device may in particular be a motor vehicle. However, other types of target device are also possible, for. B. fixed infrastructure points. The handset may be a key unit for the motor vehicle, a smartphone or other mobile device. However, the handset may also be another motor vehicle. In some application scenarios, the target device may also correspond to an Infrastructure Point. In the method according to the invention, a proper movement of the mobile part is further determined between the different times. The proper motion of the handset may include a step size of the handset between two of the different times and / or a direction of movement of the handset between two of the different times. The self-motion may also include a speed of the handset between two of the different times. Based on the determined at the different times distances and the specific self-motion of the handset between the different times then takes place a determination of the position of the handset relative to the target device. The position may be defined by at least two spatial coordinates, e.g. In the plane, defined. For this purpose, the number of different times is at least three. By a larger number of times, the accuracy of the position determination can be increased and / or the position determination on the spatial coordinates are made possible, for. For example, two coordinates in the plane and one coordinate for the height.

Vorteilhafterweise kann die Eigenbewegung auf Basis von Ausgangssignalen einer Inertialsensorik des Mobilteils erfasst werden. Die Inertialsensorik kann beispielsweise auf Beschleunigungssensoren, gyroskopischen Sensoren und/oder so genannten Dead-Reckoning-Techniken beruhen. Alternativ oder zusätzlich kann die Eigenbewegung auch auf Basis von Ausgangssignalen einer Kompasssensorik des Mobilteils erfasst werden. Durch die Kompasssensorik kann insbesondere eine Ausrichtung des Mobilteils bestimmt werden. Weiterhin können auch ein Schrittzähler oder Radumdrehungszähler zur Bestimmung zurückgelegter Strecken zum Einsatz kommen. Ein entsprechende Sensorik kann in manchen Mobilteiltypen, z. B. in einem Smartphone oder einem Navigationssystem eines Kraftfahrzeugs, bereits vorgesehen sein und auf effiziente Weise für das erfindungsgemäße Verfahren mitgenutzt werden. Weiterhin kann eine entsprechende Sensorik mit geringem Aufwand in eine Vielzahl von Mobilteiltypen integriert werden, z. B. in eine Schlüsseleinheit eines Kraftfahrzeugs.Advantageously, the proper motion can be detected based on output signals of an inertial sensor of the handset. The inertial sensor system can be based for example on acceleration sensors, gyroscopic sensors and / or so-called dead-reckoning techniques. Alternatively or additionally, the proper movement can also be detected on the basis of output signals of a compass sensor of the mobile part. In particular, an orientation of the mobile part can be determined by the compass sensor. Furthermore, a pedometer or Radumdrehungszähler can be used to determine distances covered. A corresponding sensor can in some types of handset, z. B. in a smartphone or a navigation system of a motor vehicle, already be provided and be used in an efficient manner for the inventive method. Furthermore, a corresponding sensor can be integrated with little effort into a variety of handset types, z. B. in a key unit of a motor vehicle.

Die Bestimmung der Entfernungen erfolgt vorteilhafterweise anhand von Ortungssignalen, die zwischen dem Referenzpunkt und dem Mobilteil übertragen werden. Bei den Ortungssignalen kann es sich beispielsweise um Funksignale gemäß dem Standard ZigBee 802.15.4a handeln. Auf diese Weise können die Entfernungen auf präzise und effiziente Weise bestimmt werden. Eine Sichtlinienverbindung ist nicht zwingend erforderlich.The determination of the distances is advantageously carried out by means of locating signals which are transmitted between the reference point and the mobile part. The location signals may, for example, be radio signals according to the standard ZigBee 802.15.4a. In this way, the distances can be determined in a precise and efficient way. A line of sight connection is not mandatory.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform können die bestimmten Entfernungen und/oder die bestimmte Eigenbewegung mittels eines Kalman-Filters verarbeitet werden. Auf diese Weise können die für eine Vielzahl von Zeitpunkten gewonnnen Daten auf effiziente Weise für eine präzise Bestimmung der Position des Mobilteils genutzt werden. Bei dem Kalman-Filter kann es sich insbesondere um ein so genanntes Extended-Kalman-Filter (EKF) oder ein so genanntes Unscented-Kaiman-Filter (UKF) handeln. Ein Standard-Kalman-Filter kann für eine Verfolgung bzw. ein Tracking der Eigenbewegung allein verwendet werden.In an advantageous embodiment, the determined distances and / or the determined proper motion can be processed by means of a Kalman filter. In this way, the data obtained for a plurality of times can be efficiently utilized for an accurate determination of the position of the handset. The Kalman filter may, in particular, be a so-called Extended Kalman Filter (EKF) or a so-called Unscented Kalman Filter (UKF). A standard Kalman filter can be used alone for self tracking tracking.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Entfernungssensorik zur Bestimmung der Entfernung des Mobilteils von einem Referenzpunkt an einem Zielgerät und eine Bewegungssensorik zur Bestimmung einer Eigenbewegung des Mobilteils zwischen den verschiedenen Zeitpunkten. Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Verarbeitungseinheit zur Bestimmung der Position des Mobilteils relativ zu dem Zielgerät. Die Verarbeitungseinheit ist dazu ausgestaltet, die Bestimmung der Position anhand der an den verschiedenen Zeitpunkten bestimmten Entfernungen und der bestimmten Eigenbewegung des Mobilteils zwischen den verschiedenen Zeitpunkten vorzunehmen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorzugsweise zur Durchführung des oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens ausgestaltet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in dem Mobilteil implementiert sein, z. B. durch spezielle Hardwarekomponenten und/oder entsprechend ausgestaltete Software.The device according to the invention comprises a distance sensor for determining the distance of the mobile part from a reference point on a target device and a motion sensor for determining a proper movement of the mobile part between the different times. Furthermore, the device according to the invention comprises a processing unit for determining the position of the mobile part relative to the target device. The processing unit is designed to carry out the determination of the position on the basis of the distances determined at the different times and the determined proper movement of the mobile part between the different times. The device according to the invention is preferably designed for carrying out the method according to the invention described above. The device according to the invention may be implemented in the handset, e.g. B. by special hardware components and / or appropriately designed software.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung wird eine Ortung des Mobilteils relativ zu dem Zielgerät unter Verwendung lediglich eines Referenzpunktes am Zielgerät und eines Messpunktes am Mobilteil ermöglicht, d. h. die Verwendung mehrerer Referenzpunkte an dem Zielgerät und/oder Mobilteil zur Durchführung einer Trilateration oder Triangulation ist nicht erforderlich. Auch ist die Nutzung von satellitenbasierten Positionierungssignalen, wie z. B. GPS-Signalen, nicht erforderlich.The method according to the invention or the device according to the invention makes it possible to locate the mobile part relative to the target device using only one reference point on the target device and one measuring point on the mobile part, ie to use a plurality of reference points the target device and / or handset to perform a trilateration or triangulation is not required. Also, the use of satellite-based positioning signals, such. As GPS signals, not required.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings.

1 veranschaulicht schematisch ein beispielhaftes Anwendungsszenario für eine relative Ortung eines Mobilteils gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1 schematically illustrates an exemplary application scenario for a relative location of a handset according to an embodiment of the invention.

2 veranschaulicht schematisch ein weiteres beispielhaftes Anwendungsszenario für eine relative Ortung eines Mobilteils gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 2 schematically illustrates another exemplary application scenario for a relative location of a handset according to an embodiment of the invention.

3 veranschaulicht schematisch Prinzipien einer relativen Ortung eines Mobilteils gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. three schematically illustrates principles of relative location of a handset according to an embodiment of the invention.

4 veranschaulicht schematisch eine Implementierung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 4 schematically illustrates an implementation of a device according to an embodiment of the invention.

5 veranschaulicht schematisch ein Grundlagen zur relativen Positionsbestimmung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 5 schematically illustrates a basis for relative position determination according to an embodiment of the invention.

6 veranschaulicht schematisch einen beispielhaften Algorithmus zur relativen Positionsbestimmung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 6 schematically illustrates an exemplary relative positioning algorithm according to an embodiment of the invention.

7 veranschaulicht schematisch einen weiteren beispielhaften Algorithmus zur relativen Positionsbestimmung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 7 schematically illustrates another exemplary relative positioning algorithm according to an embodiment of the invention.

8 zeigt ein Flussdiagram zur Veranschaulichung eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 8th shows a flowchart illustrating a method according to an embodiment of the invention.

Die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung bezieht sich vorwiegend auf Verfahren zur Ortung eines Mobilteils, z. B. eine Schlüsseleinheit, ein Tag oder ein Mobiltelefon, relativ zu einem Zielgerät, z. B. ein Kraftfahrzeug. Es versteht sich jedoch, dass die beschriebenen Konzepte zur relativen Ortung beliebiger Geräte eingesetzt werden können, z. B. zur relativen Ortung von zwei oder mehr Kraftfahrzeugen untereinander oder zur relativen Ortung des Mobilteils bezüglich eines Zielgeräts in Form eines Infrastrukturpunktes.The following description of embodiments of the invention relates primarily to methods for locating a handset, z. As a key unit, a tag or a mobile phone, relative to a target device, for. B. a motor vehicle. It is understood, however, that the concepts described can be used for the relative location of any device, eg. B. for the relative location of two or more vehicles with each other or for relative location of the handset with respect to a target device in the form of an infrastructure point.

1 veranschaulicht ein beispielhaftes Anwendungsszenario, bei welchem die hierin beschriebene relative Ortung vorteilhaft eingesetzt werden kann. Das Anwendungsszenario von 1 entspricht einer Funktionalität zum Auffinden eines Kraftfahrzeugs 200 mittels eines Mobilteils 100. In diesem Fall kann es sich bei dem Mobilteil 100 um ein Smartphone oder ähnliches mobiles Gerät handeln. Die beschriebenen Funktionalitäten können jedoch auch in eine Schlüsseleinheit für das Kraftfahrzeug 200 integriert sein, d. h. bei dem Mobilteil 100 kann es sich auch um eine solche Schlüsseleinheit handeln. 1 illustrates an exemplary application scenario in which the relative location described herein may be used to advantage. The application scenario of 1 corresponds to a functionality for finding a motor vehicle 200 by means of a handset 100 , In this case, it may be the handset 100 to trade a smartphone or similar mobile device. However, the described functionalities can also be in a key unit for the motor vehicle 200 be integrated, ie the handset 100 it can also be such a key unit.

Bei dem Anwendungsszenario von 1 bestimmt das Mobilteil 100 seine Position relativ zum dem Kraftfahrzeug 200, wofür Messungen der Entfernung des Mobilteils 100 zu einem Referenzpunkt 210 an dem Kraftfahrzeug 200 genutzt werden. Durch Auswertung mehrerer an verschiedenen Zeitpunkten durchgeführten Entfernungsmessungen und der Eigenbewegung des Mobilteils 100 zwischen diesen Zeitpunkten kann das Mobilteil 100 die relative Position bestimmen, ohne das hierfür mehrere Referenzpunkte an dem Kraftfahrzeug 200 oder mehrere Messpunkte an dem Mobilteil 100 vorgesehen sein müssen. Auch die Verwendung von satellitenbasierten Positionierungssignalen wie GPS-Signalen ist nicht erforderlich. Die relative Position kann damit auf effiziente und präzise Weise bestimmt werden. Weiterhin kann die Bestimmung der relativen Position auch in geschlossenen Räumen, z. B. Tiefgaragen, vorgenommen werden. Bei dem Anwendungsszenario von 1 kann eine Anzeige an dem Mobilteil, z. B. eine optische Anzeige, vorgesehen sein, um einen Benutzer beim Auffinden des Kraftfahrzeugs 200 zu unterstützen. Die Anzeige kann z. B. die Entfernung des Mobilteils 100 von dem Kraftfahrzeug 200 und die Richtung, in welcher sich das Kraftfahrzeug 200 befindet, beinhalten.In the application scenario of 1 determines the handset 100 its position relative to the motor vehicle 200 for which measurements of the removal of the handset 100 to a reference point 210 on the motor vehicle 200 be used. By evaluating several distance measurements carried out at different times and the proper motion of the handset 100 between these times the handset can 100 determine the relative position, without this several reference points on the motor vehicle 200 or several measuring points on the handset 100 must be provided. Also, the use of satellite-based positioning signals such as GPS signals is not required. The relative position can thus be determined in an efficient and precise manner. Furthermore, the determination of the relative position in closed rooms, z. B. underground garages are made. In the application scenario of 1 can an ad on the handset, z. As an optical display, be provided to a user in locating the motor vehicle 200 to support. The display can z. B. the removal of the handset 100 from the motor vehicle 200 and the direction in which the motor vehicle 200 is included.

2 veranschaulicht ein weiteres beispielhaftes Anwendungsszenario, bei welchem die hierin beschriebene relative Ortung vorteilhaft eingesetzt werden kann. Das Anwendungsszenario von 2 betrifft eine relative Ortung von zwei Kraftfahrzeugen 200, 200'. In diesem Fall handelt es sich somit sowohl bei dem Mobilteil als auch dem Zielgerät um Kraftfahrzeuge. 2 illustrates another exemplary application scenario in which the relative location described herein can be used to advantage. The application scenario of 2 relates to a relative location of two vehicles 200 . 200 ' , In this case, both the handset and the target device are motor vehicles.

Bei dem Anwendungsszenario von 2 bestimmt das Kraftfahrzeug 200' seine Position relativ zum dem Kraftfahrzeug 200, wofür Messungen der Entfernung des Kraftfahrzeugs 200', insbesondere eines Messpunkts 210' an dem Kraftfahrzeug 200', zu einem Referenzpunkt 210 an dem Kraftfahrzeug 200 genutzt werden. Durch Auswertung mehrerer an verschiedenen Zeitpunkten durchgeführten Entfernungsmessungen und der Eigenbewegung des Kraftfahrzeugs 200' zwischen diesen Zeitpunkten kann das Kraftfahrzeug 200' die relative Position bestimmen, ohne das hierfür mehrere Referenzpunkte an dem Kraftfahrzeug 200 oder mehrere Messpunkte an dem Kraftfahrzeug 200' vorgesehen sein müssen. Bei bestimmten Szenarien, z. B. wenn sich beide Kraftfahrzeuge 200, 200' in Bewegung befinden, können auch die Eigenbewegungen des Kraftfahrzeugs 200 an das Kraftfahrzeug 200' übermittelt und ausgewertet werden, um die relative Position zu bestimmen. Auch die Verwendung von satellitenbasierten Positionierungssignalen wie GPS-Signalen ist nicht erforderlich. Die relative Position kann damit auf effiziente und präzise Weise bestimmt werden. Weiterhin kann die Bestimmung der relativen Position auch in geschlossenen Räumen, z. B. Tunnel oder Tiefgaragen, vorgenommen werden. Bei dem Anwendungsszenario von 2 kann die relative Position beispielsweise für Fahrerassistenzsysteme oder für ein automatisiertes bzw. teilautomatisiertes Fahren genutzt werden.In the application scenario of 2 determines the motor vehicle 200 ' its position relative to the motor vehicle 200 , for which measurements of the distance of the motor vehicle 200 ' , in particular a measuring point 210 ' on the motor vehicle 200 ' , to a reference point 210 on the motor vehicle 200 be used. By evaluation of several measurements carried out at different times and the proper motion of the motor vehicle 200 ' between these times, the motor vehicle 200 ' determine the relative position, without this several reference points on the motor vehicle 200 or several measuring points on the motor vehicle 200 ' must be provided. In certain scenarios, eg. B. when both vehicles 200 . 200 ' can be in motion, also the proper movements of the motor vehicle 200 to the motor vehicle 200 ' transmitted and evaluated to determine the relative position. Also, the use of satellite-based positioning signals such as GPS signals is not required. The relative position can thus be determined in an efficient and precise manner. Furthermore, the determination of the relative position in closed rooms, z. As tunnels or underground garages are made. In the application scenario of 2 For example, the relative position can be used for driver assistance systems or for automated or partially automated driving.

Die hierin verwendete relative Ortung auf Basis von Entfernungsmessungen und der Eigenbewegung des Mobilteils ist in 3 näher erläutert. In 3 sind Positionen des Mobilteils 100 an der verschiedenen Zeitpunkten veranschaulicht. Zu einem ersten Zeitpunkt ist die Entfernung zwischen dem Mobilteil 100 und dem Referenzpunkt 210 an dem Kraftfahrzeug 200 durch d₁ gegeben. Zu einem zweiten Zeitpunkt ist die Entfernung zwischen dem Mobilteil 100 und dem Referenzpunkt 210 an dem Kraftfahrzeug 200 durch d₂ gegeben. Zu einem dritten Zeitpunkt ist die Entfernung zwischen dem Mobilteil 100 und dem Referenzpunkt 210 an dem Kraftfahrzeug 200 durch d₃ gegeben. Die Eigenbewegung des Mobilteils 100 zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt ist durch b₁₂ gegeben, und die Eigenbewegung des Mobilteils 100 zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt ist durch b₂₃ gegeben. Die Eigenbewegung kann auf verschiedene Art bestimmt werden, z. B. in Form einer Bewegungsrichtung und einer Schrittweite, d. h. der Entfernung zwischen den Positionen des Mobilteils 100 an den verschiedenen Zeitpunkten. Die Eigenbewegung kann auch eine Geschwindigkeit des Mobilteils 100 oder eine Differenz zwischen den Koordinaten des Mobilteils 100 an den verschiedenen Zeitpunkten umfassen. Die Eigenbewegung des Mobilteils 100 kann über eine geeignete Bewegungssensorik des Mobilteils 100 bestimmt werden.The relative location based on range measurements and the self-movement of the handset used herein is shown in FIG three explained in more detail. In three are positions of the handset 100 illustrated at different times. At a first point in time is the distance between the handset 100 and the reference point 210 on the motor vehicle 200 given by d ₁ . At a second time is the distance between the handset 100 and the reference point 210 on the motor vehicle 200 given by d ₂ . At a third time is the distance between the handset 100 and the reference point 210 on the motor vehicle 200 given by d ₃ . The proper movement of the handset 100 between the first time and the second time is given by b ₁₂ , and the proper movement of the handset 100 between the first time and the second time is given by b ₂₃ . The proper motion can be determined in various ways, eg. B. in the form of a direction of movement and a step size, ie the distance between the positions of the handset 100 at the different times. The self-movement can also be a speed of the handset 100 or a difference between the coordinates of the handset 100 at the different times. The proper movement of the handset 100 can have a suitable motion sensor of the handset 100 be determined.

Indem an den verschiedenen Zeitpunkten Entfernungsmessungen zwischen dem Mobilteil 100 und dem Referenzpunkt 210 durchgeführt werden und die Eigenbewegung des Mobilteils 100 erfasst wird, kann eine virtuelle Apertur aufgespannt werden, welche analog zur Trilateration zur Bestimmung der relativen Position genutzt werden kann. In diesem Fall kann eine Trilateration auf Basis der verschiedenen Positionen des Mobilteils 100 durchgeführt werden.By taking distance measurements between the handset at different times 100 and the reference point 210 be carried out and the proper movement of the handset 100 is detected, a virtual aperture can be spanned, which can be used analogously to the trilateration for determining the relative position. In this case, a trilateration based on the different positions of the handset 100 be performed.

4 veranschaulicht schematisch eine Implementierung einer Vorrichtung zur Durchführung der beschriebenen relativen Ortung. Wie in 4 dargestellt beinhaltet das Mobilteil 100 eine Entfernungssensorik 110 und eine Bewegungssensorik 120. Weiterhin beinhaltet das Mobilteil 100 eine Verarbeitungseinheit 150, welcher Ausgangssignale der Entfernungssensorik 110 und Ausgangssignale der Bewegungssensorik 120 zugeführt sind. Die Entfernungssensorik 110 dient der Bestimmung Entfernungen zwischen dem Mobilteil 100 und dem Referenzpunkt 210 an dem Zielgerät, im dargestellten Beispiel das Kraftfahrzeug 200. Die Bewegungssensorik dient der Bestimmung der Eigenbewegung des Mobilteils 100. 4 schematically illustrates an implementation of an apparatus for performing the described relative location. As in 4 shown includes the handset 100 a distance sensor 110 and a motion sensor 120 , Furthermore, the handset includes 100 a processing unit 150 , which output signals of the distance sensor 110 and output signals of the motion sensor 120 are fed. The distance sensor 110 is used to determine distances between the handset 100 and the reference point 210 on the target device, in the example shown, the motor vehicle 200 , The motion sensor serves to determine the proper motion of the handset 100 ,

Die Entfernungssensorik 110 kann dazu ausgestaltet sein, Funksignale zu erfassen, welche von dem Referenzpunkt 210 ausgesendet werden. Die Entfernungssensorik kann auch dazu ausgestaltet sein, Funksignale an den Referenzpunkt 210 zu senden, d. h. die Funksignale können wechselseitig zwischen dem Mobilteil 100 und dem Referenzpunkt 210 übertragen werden. Hierbei kann es sich beispielsweise um Ortungssignale gemäß dem Standard ZigBee 802.15.4a handeln. Zur Entfernungsbestimmung kann die Laufzeit der Funksignale und/oder Phase der Funksignale herangezogen werden.The distance sensor 110 may be configured to detect radio signals coming from the reference point 210 to be sent out. The distance sensor may also be configured to transmit radio signals to the reference point 210 to send, ie the radio signals can be mutually between the handset 100 and the reference point 210 be transmitted. These may be, for example, locating signals according to the standard ZigBee 802.15.4a. To determine the distance, the duration of the radio signals and / or phase of the radio signals can be used.

Die Bewegungssensorik 120 kann eine Inertialsensorik, z. B. auf Basis von Beschleunigungssensoren oder gyroskopischen Sensoren beinhalten. Weiterhin kann die Bewegungssensorik auch eine Kompasssensorik beinhalten, welche z. B. zur Stabilisierung bzw. Driftkompensation von gyroskopischen Sensoren eingesetzt werden kann. Die Bestimmung der Eigenbewegung kann unter Verwendung von Dead-Reckoning-Techniken erfolgen. Die Intertialsensorik 120 kann auch Funktionalitäten eines Schrittzählers implementieren, um Entfernungen abzuschätzen, die ein Fußgänger mit dem Mobilteil 100 zurücklegt. Wenn die Inertialsensorik 120 in einem Fahrzeug implementiert ist, kann beispielsweise auch eine Zählung von Radumdrehungen zum Einsatz kommen.The motion sensor 120 can an inertial sensor, z. B. based on acceleration sensors or gyroscopic sensors. Furthermore, the motion sensor may also include a compass sensor, which z. B. can be used for stabilization or drift compensation of gyroscopic sensors. The determination of the proper motion can be done using dead reckoning techniques. The intertial sensor 120 can also implement functionalities of a pedometer to estimate distances that a pedestrian with the handset 100 travels. If the inertial sensors 120 implemented in a vehicle, for example, a count of Radumdrehungen can be used.

Die Verarbeitungseinheit 150 kann beispielsweise durch entsprechende Programmierung eines Prozessors implementiert sein. Die Verarbeitungseinheit 150 nutzt sowohl die Ausgangssignale der Entfernungssensorik 110 als auch die Ausgangssignale der Bewegungssensorik 120, um die Position des Mobilteils 100 relativ zu dem Referenzpunkt 210 zu bestimmen. Grundlagen der Positionsbestimmung und spezielle hierfür einsetzbare Algorithmen sind anhand von 5 bis 7 erläutert.The processing unit 150 can for example be implemented by appropriate programming of a processor. The processing unit 150 Uses both the output signals of the distance sensors 110 as well as the output signals of the motion sensor 120 to the position of the handset 100 relative to the reference point 210 to determine. Bases of the position determination and special applicable algorithms are based on 5 to 7 explained.

5 veranschaulicht Grundlagen der hierin beschriebenen Bestimmung der relativen Position über eine Mehrpunktortung. In 5 sind Koordinaten des Referenzpunkts 210 mit (x_R, y_R) bezeichnet, und es wird davon ausgegangen, dass diese Koordinaten dem Ursprung, d. h. dem Punkt (0, 0), des für die relative Ortung gewählten Koordinatensystems entsprechen. Es versteht sich jedoch, dass beispielsweise bei bekannter absoluter Position des Referenzpunkts 210 beliebige andere Werte für die Koordinaten des Referenzpunkts gelten könnten. Die Darstellung von 5 beschränkt sich auf Koordinaten in der x-y-Ebene. Es versteht sich jedoch, dass die Konzepte ohne Weiteres um eine weitere räumliche Koordinate (eine z-Komponente) erweitert werden könnten, u. U. unter Hinzuziehung zusätzlicher Messungen. 5 illustrates principles of determination of relative position via multipoint location described herein. In 5 are Coordinates of the reference point 210 with (x _R , y _R ) and it is assumed that these coordinates correspond to the origin, ie the point (0, 0), of the coordinate system chosen for the relative location. However, it is understood that, for example, if the absolute position of the reference point is known 210 any other values for the coordinates of the reference point could apply. The representation of 5 is limited to coordinates in the xy plane. It is understood, however, that the concepts could easily be extended by another spatial coordinate (a z-component), i. U. with additional measurements.

In 5 sind die Koordinaten des Mobilteils 100 zum Zeitpunkt ti mit (x, y)_ti bezeichnet, wobei i = 0, 1, 2, .... Die Entfernung zwischen Mobilteil 100 und Referenzpunkt 210 zum Zeitpunkt ti ist mit r_ti bezeichnet. Die Eigenbewegung des Mobilteils 100 ist beschrieben durch Koordinatendifferenzen (Δx = x_ti – x_ti-1, Δy = y_ti – y_ti-1)_ti, Bewegungsrichtungen φ_ti und Geschwindigkeiten (v_x, v_y)_ti zu den jeweiligen Zeitpunkten ti. Weiterhin zeigt 5 Kreise K_ti mit Radius r_ti um die jeweilige Position des Mobilteils 100.In 5 are the coordinates of the handset 100 at the time ti is denoted by (x, y) _ti , where i = 0, 1, 2, .... The distance between the handset 100 and reference point 210 at the time ti is denoted by r _ti . The proper movement of the handset 100 is described by coordinate differences (Δx = x _ti -x _ti-1 , Δy = y _ti -y _ti-1 ) _ti , directions of movement φ _ti and velocities (v _x , v _y ) _ti at the respective times ti. Further shows 5 Circles K _ti with radius r _ti around the respective position of the handset 100 ,

Um die Position des Mobilteils 100 relativ zu dem Referenzpunkt 210 zu bestimmen, z. B. in Form der Koordinaten x und y oder in Form eines Abstands r und eines Richtungswinkels (d. h. in polaren Koordinaten), kann als Ansatz die Beziehung (x_R – x_ti)² + (y_R – y_ti)² = r_ti ² verwendet werden.To the position of the handset 100 relative to the reference point 210 to determine, for. As in the form of the coordinates x and y or in the form of a distance r and a direction angle (ie in polar coordinates), can be used as an approach the relationship (x _R - x _ti ) ² + (y _R - y _ti ) ² = r _ti ² be used.

Die relative Position kann dann bestimmt werden durch Minimierung der AbweichungThe relative position can then be determined by minimizing the deviation

Dies kann beispielsweise durch geeignete Suchverfahren oder Näherungsverfahren geschehen.This can be done, for example, by suitable search methods or approximation methods.

Ein erster Algorithmus, welcher zur Implementierung der relativen Positionsbestimmung einsetzbar ist, wird nun Anhand von 5 erläutert. Dieser Algorithmus berücksichtigt für zwei Messungen die Eigenbewegung in Form einer Schrittweite, d. h. der Koordinatendifferenz (Δx, Δy)_ti, bzw. der zwischen den Messungen zurückgelegten Strecke Δs. In diesem Fall kann über die Entfernungsmessungen unter Heranziehung des Kosinussatzes gemäß

der Winkel φ_ti und folglich eine Abschätzung der relativen Position

(x ^, ŷ)_ti

bestimmt werden. Dieser Algorithmus bietet den Vorteil eines geringen Rechenaufwands, liefert bei Berücksichtigung von nur zwei Messungen mehrdeutige Ergebnisse. Die Mehrdeutigkeit kann durch weitere Schritte, z. B. in Form einer Plausibiltätsprüfung und/oder Kalman-Filterung beseitigt werden. Durch Verwendung von Messungen mit größerer dazwischen aufgetretener Eigenbewegung kann die Genauigkeit erhöht werden.A first algorithm which can be used to implement the relative position determination will now be described with reference to FIG 5 explained. This algorithm takes into account for two measurements the proper motion in the form of a step size, ie the coordinate difference (Δx, Δy) _ti , or the distance Δs traveled between the measurements. In this case, the distance measurements can be made using the cosine theorem according to

the angle φ _ti and thus an estimate of the relative position

(x ^, ŷ) _ti

be determined. This algorithm offers the advantage of low computational effort, providing ambiguous results considering only two measurements. The ambiguity can be further steps, z. B. in the form of Plausibiltätsprüfung and / or Kalman filtering can be eliminated. By using measurements with greater self-motion between them, the accuracy can be increased.

Bei Verwendung eines Kalman-Filters kann die Abschätzung der relativen Position des Mobilteils 100 zur Initialisierung des Systemzustands im Kalman-Filter verwendet werden. Anschließende Messungen der Entfernung und Eigenbewegung können zur Aktualisierung des Systemzustands herangezogen werden. Beispielsweise kann der Systemzustand definiert sein durch (x, y)_ti oder (φ, r)_ti, und als Messgrößen bzw. Eingangsgrößen für das Kalman-Filter können r_ti, (Δx, Δy)_ti und u. U. auch die abgeschätzte relative Position (x ^, ŷ)_ti verwendet werden. Als Systemgleichung für das Kalman-Filter könnte somit

u. U. ergänzt um Beiträge für die Geschwindigkeit (v_x, v_y), verwendet werden. Als Messgleichung für das Kalman-Filter könnte entsprechend

und u. U. zusätzlich

verwendet werden. Durch Einbeziehung der abgeschätzten relativen Position in die Kalman-Filterung kann diese zur Korrektur des Systemzustands herangezogen werden. Hierdurch können Auswirkungen von grob falschen Positionsbestimmungen verringert werden. Die Bewegungsrichtung, Winkelgeschwindigkeit und dergleichen könnten ebenfalls in das Kalman-Filter einbezogen werden. Anstelle der abgeschätzten relativen Position können auch andere Ortungstechniken bzw. Abschätzungen zur Initialisierung des Kalman-Filters verwendet werden.When using a Kalman filter, you can estimate the relative position of the handset 100 to initialize the system state in the Kalman filter. Subsequent measurements of distance and self-motion can be used to update the system state. For example, the system state can be defined by (x, y) _ti or (φ, r) _ti , and as measurands or input variables for the Kalman filter r _ti , (Δx, Δy) _ti and u. U. also the estimated relative position

(x ^, ŷ) _ti

be used. As a system equation for the Kalman filter could thus

u. U. supplemented by contributions for the speed (v _x , v _y ) to be used. As a measurement equation for the Kalman filter could be appropriate

and u. U. additionally

be used. By including the estimated relative position in the Kalman filtering, this can be used to correct the system state. This can reduce the effects of grossly incorrect position determinations. The direction of movement, angular velocity and the like could also be included in the Kalman filter. Instead of the estimated relative position, other locating techniques or estimates may be used to initialize the Kalman filter.

Bevorzugt wird ein UKF als das Kalman-Filter verwendet. Hierbei ergibt sich als Vorteil eine im Vergleich zu einem EKF erhöhte Genauigkeit bei nicht linearem Verhalten und ein verbessertes Konvergenzverhalten. Der Rechenaufwand bei Verwendung eines UKF ist vergleichbar mit der Verwendung eines EKF.Preferably, a UKF is used as the Kalman filter. This results in an advantage compared to an EKF increased accuracy in non-linear behavior and improved convergence behavior. The computational burden of using a UKF is similar to using an EKF.

Mehrdeutigkeiten können beispielsweise berücksichtigt werden, indem die vorhandenen Lösungen parallel einer Kalman-Filterung unterzogen werden und diejenige Lösung verworfen wird, welche nach einer bestimmten Anzahl von Filterdurchläufen die größte Korrektur erfährt. Ambiguities can, for example, be taken into account by subjecting the existing solutions to Kalman filtering in parallel and discarding the solution which undergoes the greatest correction after a certain number of filter passes.

Weiterhin kann auch eine Kompensation von Messwertsprüngen zum Einsatz kommen. So kann beispielsweise ein Vergleich auf Basis der aktuelle Entfernungsmessung und der vorangegangenen Entfernungsmessung r_ti-1 durchgeführt werden, z. B. gemäß

oder

wobei T einen geeigneten Schwellenwert darstellt.Furthermore, a compensation of measured value jumps can be used. Thus, for example, a comparison based on the current distance measurement and the previous distance measurement r _{ti-1 be} performed, for. B. according to

or

where T represents an appropriate threshold.

Falls gemäß dem durchgeführten Vergleich die Entfernungsmessung als sprunghafter Messfehler zu größeren Entfernungen eingestuft wird, kann die gemessene Entfernung gemäß

ersetzt werden, wobei ε ein geeignet gewählter Parameter ist. Zur Vereinfachung kann auch ε = 0 verwendet werden.If, according to the comparison made, the distance measurement is classified as an erroneous measurement error at greater distances, the measured distance can be determined according to

be replaced, where ε is a suitably chosen parameter. For simplicity, ε = 0 can also be used.

Zur Berücksichtung von sprunghaften Messfehlern zu kleineren Entfernungen kann entsprechend ein Vergleich auf Basis der aktuelle Entfernungsmessung und der vorangegangenen Entfernungsmessung r_ti-1 durchgeführt werden, z. B. gemäß

oder

wobei T einen geeigneten Schwellenwert darstellt.In order to take account of erratic measurement errors at smaller distances, a comparison based on the current distance measurement and the preceding distance measurement r _ti-1 can be carried out accordingly, eg. B. according to

or

where T represents an appropriate threshold.

Falls gemäß dem durchgeführten Vergleich die Entfernungsmessung als sprunghafter Messfehler zu kleineren Entfernungen eingestuft wird, kann eine Reinitialisierung des Kalman-Filters vorgenommen werden.If, according to the comparison made, the distance measurement is classified as an erroneous measurement error at smaller distances, a reinitialization of the Kalman filter can be carried out.

Bei den obigen Vergleichen kann anstelle der vorangegangenen Entfernungsmessung auch ein Mittelwert über vorangegangene Entfernungsmessungen verwendet werden.In the above comparisons, an average over previous range measurements may be used instead of the previous range finding.

6 veranschaulicht einen zweiten Algorithmus, welcher zur Implementierung der relativen Positionsbestimmung einsetzbar ist. Der Algorithmus von 6 beruht darauf, für Entfernungsmessungen an drei verschiedenen Zeitpunkten, welche Entfernungen r_t0, r_t1 und r_t2 liefern, Schnittpunkte der Kreise K_t0, K_t1 und K_t2 zu bestimmen. Die Mittelpunkte der Kreise K_t0, K_t1 und K_t2 werden dabei aus der Eigenbewegung des Mobilteils 100 ermittelt. Aus den Schnittpunkten werden wiederum die drei Schnittpunkte ausgewählt, welche den geringsten Abstand aufweisen. Die relative Position des Mobilteils 100 kann dann durch Mittelung dieser drei Punkte gewonnen werden. 6 illustrates a second algorithm that can be used to implement the relative positioning. The algorithm of 6 is based on determining points of intersection of the circles K _t0 , K _t1 and K _t2 for distance measurements at three different times, which provide distances r _t0 , r _t1 and r _t2 . The centers of the circles K _t0 , K _t1 and K _t2 are from the proper movement of the handset 100 determined. From the intersections, in turn, the three intersection points are selected, which have the smallest distance. The relative position of the handset 100 can then be obtained by averaging these three points.

Der Algorithmus von 6 hat den Vorteil eines relativ geringen Rechenaufwands. Wenn Messungen ineinander liegende Kreise liefern, ist eine Positionsbestimmung u. U. nicht möglich oder es ergeben sich Mehrdeutigkeiten.The algorithm of 6 has the advantage of a relatively low computational effort. When measurements provide nested circles, a position determination may not be possible. U. not possible or there are ambiguities.

7 veranschaulicht einen dritten Algorithmus, welcher zur Implementierung der relativen Positionsbestimmung einsetzbar ist. Der Algorithmus von 7 beruht darauf, Entfernungsmessungen an verschiedenen Zeitpunkten auf eine Referenzmessung zum Zeitpunkt tn zu beziehen. Anhand der Beziehung r_ti ² = r_tn ² + x_ti ² – y_ti ² – y_ti ² – 2(x_ti – x_tn)x – 2(y_ti – y_tn)y kann dann ein lineares Gleichungssystem für alle i ≠ n aufgestellt werden, dass z. B. über Ermittlung der Pseudoinversen, die Koordinaten (x, y) der relativen Position als Lösung liefert. Dieser Algorithmus entspricht einer Minimierung von Abständen zwischen in 7 dargestellten Geraden. 7 illustrates a third algorithm, which is applicable for implementing the relative position determination. The algorithm of 7 It is based on taking distance measurements at different times on a reference measurement at time tn. Based on the relationship r _ti ² = r _tn ² + x _ti ² - y _ti ² - y _ti ² - 2 (x _ti - x _tn ) x - 2 (y _ti - y _tn ) y can then be set up a linear system of equations for all i ≠ n that z. For example, by determining the pseudoinverse, which provides coordinates (x, y) of the relative position as a solution. This algorithm corresponds to a minimization of distances between in 7 shown straight lines.

Die Verwendung Algorithmus von 7 bedeutet einen Vergleich mit dem Algorithmus von 6 höheren Rechenaufwand. Die Genauigkeit der Positionsbestimmung, aber auch der Rechenaufwand, steigt mit der Anzahl der berücksichtigten Messungen.The use algorithm of 7 means a comparison with the algorithm of 6 higher computational effort. The accuracy of the position determination, but also the computational effort, increases with the number of measurements taken into account.

8 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens, welches zur Implementierung der oben beschriebenen Konzepte verwendet werden kann. 8th shows a flowchart illustrating a method that can be used to implement the concepts described above.

Bei Schritt 810 wird die Entfernung zwischen dem Mobilteil und dem Referenzpunkt an dem Zielgerät bestimmt. Wie erwähnt, kann dies durch Erfassen von Ortungssignalen erfolgen, die zwischen dem Referenzpunkt und dem Mobilteil übertragen werden.At step 810 the distance between the handset and the reference point on the target device is determined. As mentioned, this can be done by detecting locating signals transmitted between the reference point and the handset.

Bei Schritt 820 wird die Eigenbewegung des Mobilteils erfasst, z. B. über eine Inertialsensorik und/oder Kompasssensorik des Mobilteils.At step 820 the proper motion of the handset is detected, for. B. via an inertial sensor and / or compass sensors of the handset.

Bei Schritt 830 erfolgt eine Bestimmung, ob weitere Messungen erforderlich sind oder eine Auswertung erfolgen kann. Wenn weitere Messungen erforderlich sind, gezeigt durch die Verzweigung „N”, werden die Schritte 810 und 820 wiederholt, um Entfernungsmessungen an weiteren Zeitpunkten vorzunehmen und die zugehörige Eigenbewegung des Mobilteils zu bestimmen. Wenn eine Auswertung erfolgen kann, wird das Verfahren wie durch die Verzweigung „J” gezeigt bei Schritt 840 fortgesetzt. At step 830 a determination is made as to whether further measurements are required or an evaluation can be made. If further measurements are required, shown by the branch "N", the steps become 810 and 820 repeated to make distance measurements at other times and to determine the associated proper motion of the handset. If an evaluation can be made, the process is shown as by the branch "J" at step 840 continued.

Bei Schritt 840 erfolgt die Bestimmung der Position des Mobilteils relativ zu dem Zielgerät. Diese Bestimmung erfolgt auf Basis der für die verschiedenen Zeitpunkte bestimmten Entfernungen (aus Schritt 810) und der bestimmten Eigenbewegungen des Mobilteils zwischen den Entfernungsmessungen (aus Schritt 820).At step 840 the determination of the position of the mobile part takes place relative to the target device. This determination is made on the basis of the distances determined for the different times (from step 810 ) and the specific proper movements of the handset between the distance measurements (from step 820 ).

Es versteht sich, dass bei den im Vorangegangenen beschriebenen Techniken eine Erhöhung der Anzahl der Entfernungsmessungen verwendet werden kann, um die Genauigkeit der Positionsbestimmung zu erhöhen. Die Anzahl der berücksichtigten Messungen kann dabei an die jeweiligen Erfordernisse der Anwendung angepasst werden, z. B. im Hinblick auf Genauigkeit und Geschwindigkeit.It is understood that in the techniques described above, an increase in the number of range measurements can be used to increase the accuracy of position determination. The number of measurements taken into account can be adapted to the respective requirements of the application, for. In terms of accuracy and speed.

Weiterhin können die hierin beschriebenen Techniken auch zur Unterstützung von vorhandenen Dead-Reckoning-Techniken eingesetzt werden. Beispielsweise kann durch geeignete Verfahren wie Kalman-Filterung ein Fehler in den Trajektorien aus der Entfernungsmessung und Eigenbewegung minimiert werden. Auf ähnliche Weise kann eine Driftkompensation für die Inertialsensorik, z. B. für gyroskopische Sensoren, vorgenommen werden. Auch hier kann durch Berücksichtigung einer Vielzahl von Messungen das Ergebnis verbessert werden. Auf ähnliche Weise können die Techniken zur Unterstützung einer absoluten Positionsbestimmung, z. B. über satellitenbasierte Positionierungssignale, eingesetzt werden.Furthermore, the techniques described herein may also be used to support existing dead-reckoning techniques. For example, by appropriate methods such as Kalman filtering, an error in the trajectories from the range finding and self-motion can be minimized. Similarly, a drift compensation for the inertial sensor, z. B. for gyroscopic sensors. Again, by taking a variety of measurements, the result can be improved. Similarly, techniques for assisting absolute positioning, e.g. B. via satellite-based positioning signals are used.

Weiterhin kann auch Systemwissen verwendet werden, um die Genauigkeit der Positionsbestimmung zu erhöhen. Beispielsweise kann sich bei bekannter Relativbewegung zwischen Mobilteil und Zielgerät die Entfernung dazwischen nur in einem gewissen Rahmen ändern. Dies kann zur Identifizierung von Messfehlern oder Plausibiltätsprüfung bei mehrdeutigen Lösungen eingesetzt werden.Furthermore, system knowledge can also be used to increase the accuracy of the position determination. For example, with known relative movement between the handset and the target device, the distance between them can only change to a certain extent. This can be used to identify measurement errors or plausibility checks in ambiguous solutions.

Auch wenn die Techniken ohne eine absolute Ortung, z. B. beruhend auf satellitenbasierten Positionierungssignalen, einsetzbar sind, können sie mit solchen ohne weiteres kombiniert werden, z. B. um die Genauigkeit der Positionsbestimmung zu erhöhen.Although the techniques without an absolute location, z. B. based on satellite-based positioning signals are used, they can be combined with such readily, z. B. to increase the accuracy of the position determination.

Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, Messergebnisse mehrerer Mobilteile und/oder Messungen bezüglich mehrerer Zielgeräte einzubeziehen, um auf diese Weise die Genauigkeit der Positionsbestimmung durch Ausnutzung einer vergrößerten virtuellen Apertur zu verbessern.In addition, it is also possible to include measurement results of multiple handsets and / or measurements with respect to several target devices, in order to improve the accuracy of the position determination by exploiting an enlarged virtual aperture in this way.

Wie aus den vorangegangenen Ausführungen ersichtlich ist, ermöglichen die hierin dargestellten Techniken somit mit geringem Aufwand eine präzise relative zwischen einem Mobilteil und einem Zielgerät. Insbesondere sind an dem Mobilteil und dem Zielgerät nur ein Messpunkt bzw. Referenzpunkt erforderlich.As can be seen from the preceding embodiments, the techniques presented herein thus enable a precise relative between a handset and a target device with little effort. In particular, only one measuring point or reference point is required on the mobile part and the target device.

Es versteht sich, dass bei den im Vorangegangenen dargestellten Ausführungsbeispielen verschiedene Modifikationen möglich sind. Insbesondere können die Konzepte nicht nur auf die relative Ortung der dargestellten Arten von Mobilteil und Zielgerät angewendet werden, sondern auf beliebige andere Arten von Mobilteil und/oder Zielgerät. Die aus der relativen Ortung gewonnen Positionsdaten können für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, welche nicht auf die dargestellten Anwendungsszenarien beschränkt sind, z. B. Steuerung von Komfortfunktionen eines Kraftfahrzeugs abhängig von der relativen Position. Weiterhin versteht es sich, dass die Konzepte durch speziell ausgestaltete elektronische Hardware oder durch Software zur Ausführung durch einen Prozessor eines Mobilteils implementiert werden können.It is understood that various modifications are possible in the exemplary embodiments presented above. In particular, the concepts may be applied not only to the relative location of the illustrated types of handset and target device, but to any other types of handset and / or target device. The positional data obtained from the relative location may be used for a variety of applications that are not limited to the illustrated application scenarios, e.g. B. Control of comfort functions of a motor vehicle depending on the relative position. Furthermore, it should be understood that the concepts may be implemented by specially designed electronic hardware or by software for execution by a processor of a handset.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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EP 1318483 A2 [0010]
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Claims

Method for locating a handset ( 100 ; 200 ' ), comprising: at different times, determining the distance of the handset ( 100 ; 200 ' ) from a reference point ( 210 ) on a target device ( 200 ); Determining a proper movement of the handset ( 100 ; 200 ' ) between the different times; and determining the position of the handset ( 100 ; 200 ' ) relative to the target device ( 200 ), whereby the determination of the position is based on the distances determined at the different points in time and the determined proper movement of the mobile part ( 100 ; 200 ' ) between the different times.

The method of claim 1, wherein the number of times is at least three.

Method according to claim 1 or 2, wherein the self-motion is based on output signals of an inertial sensor system of the mobile unit ( 100 ; 200 ' ) is detected.

Method according to one of the preceding claims, wherein the self-motion based on output signals of a compass sensor of the handset ( 100 ; 200 ' ) is detected.

Method according to one of the preceding claims, wherein the determination of the distances takes place on the basis of locating signals which occur between the reference point ( 210 ) and the handset ( 100 ; 200 ' ) be transmitted.

Method according to one of the preceding claims, comprising: Processing the determined distances and the specific self-motion by means of a Kalman filter.

Method according to one of the preceding claims, wherein the proper movement of a step size of the handset ( 100 ; 200 ' ) between two of the different times and / or a direction of movement of the handset ( 100 . 200 ' ) between two of the different times.

Method according to one of the preceding claims, wherein the target device ( 200 ) corresponds to a motor vehicle.

Device for locating a handset ( 100 ; 200 ' ), comprising: a distance sensor system ( 110 ) for determining the distance of the handset ( 100 ; 200 ' ) from a reference point ( 210 ) on a target device ( 200 ); a motion sensor system ( 120 ) for determining a proper movement of the handset ( 100 ; 200 ' ) between the different times; and a processing unit ( 150 ) to determine the position of the handset ( 100 ; 200 ' ) relative to the target device ( 200 ), whereby the determination of the position is based on the distances determined at the different points in time and the determined proper movement of the mobile part ( 100 ; 200 ) between the different times.

Apparatus according to claim 9, wherein the apparatus is adapted to carry out a method according to any one of claims 1 to 8.