[go: up one dir, main page]

DE102013018269A1 - Method for determining a relative position between transmitting antennas and a receiving coil device and system for carrying out a method - Google Patents

Method for determining a relative position between transmitting antennas and a receiving coil device and system for carrying out a method Download PDF

Info

Publication number
DE102013018269A1
DE102013018269A1 DE102013018269.7A DE102013018269A DE102013018269A1 DE 102013018269 A1 DE102013018269 A1 DE 102013018269A1 DE 102013018269 A DE102013018269 A DE 102013018269A DE 102013018269 A1 DE102013018269 A1 DE 102013018269A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
signal
transmitting
transmitted
determined
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102013018269.7A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102013018269B4 (en
Inventor
Alex Gorynin
Zhidong Hua
Andreas Wanjek
Erik Treu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Original Assignee
SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SEW Eurodrive GmbH and Co KG filed Critical SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority to DE102013018269.7A priority Critical patent/DE102013018269B4/en
Publication of DE102013018269A1 publication Critical patent/DE102013018269A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102013018269B4 publication Critical patent/DE102013018269B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/14—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/46—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems
    • G01S3/48—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems the waves arriving at the antennas being continuous or intermittent and the phase difference of signals derived therefrom being measured
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/12—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves by co-ordinating position lines of different shape, e.g. hyperbolic, circular, elliptical or radial

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)

Abstract

Verfahren zur Bestimmung einer relativen Lage zwischen Sendeantennen und einer Empfangsspulenvorrichtung und System zur Durchführung eines Verfahrens, insbesondere wobei die Lage in Koordinaten eines auf die Sendeantennen bezogenen Koordinatensystems angegeben wird, wobei mittels der Sendeantennen jeweils ein Signalverlauf (S1, S2, S3) gesendet wird, insbesondere jeweils zeitlich nacheinander, insbesondere zeitlich aufeinander folgend wobei die zum jeweils gesendeten Signalverlauf (S1, S2, S3) zugehörige jeweilige Amplitude (A1, A2, A3) des von einer Spule der Empfangsspulenvorrichtung empfangenen und mit einem Verstärker verstärkten Signals E bestimmt wird, wobei aus den so bestimmten Amplituden die Abstände zwischen der Spule und den Sendeantennen bestimmt werden und daraus die relative Lage der Spule zu den Sendeantennen, wobei der Verstärker selektiv ein Signal verstärkt, welches dieselbe Frequenz und Phasenlage der gesendeten Signalverläufe (S1, S2, S3) aufweist.Method for determining a relative position between transmitting antennas and a receiving coil device and system for carrying out a method, in particular wherein the position is indicated in coordinates of a coordinate system relating to the transmitting antennas, wherein a respective signal course (S1, S2, S3) is transmitted by means of the transmitting antennas, in particular in chronological succession, in particular in chronological succession, wherein the respective amplitude (A1, A2, A3) associated with the respectively transmitted signal profile (S1, S2, S3) of the signal E received from a coil of the receiving coil device and amplified with an amplifier is determined, from the amplitudes thus determined, the distances between the coil and the transmitting antennas are determined, and from this the relative position of the coil to the transmitting antennas, wherein the amplifier selectively amplifies a signal having the same frequency and phase of the transmitted waveforms (S1, S2, S3) ,

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer relativen Lage zwischen Sendeantennen und einer Empfangsspulenvorrichtung und ein System zur Durchführung eines Verfahrens.The invention relates to a method for determining a relative position between transmitting antennas and a receiving coil device and to a system for carrying out a method.

Es ist allgemein bekannt, dass die Amplituden von empfangenen Signalen mit zunehmendem Abstand zum Sender abnehmen.It is well known that the amplitudes of received signals decrease with increasing distance to the transmitter.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfache Positionsbestimmung auszubilden.The invention is therefore based on the object to form a simple position determination.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Verfahren zur Bestimmung einer relativen Lage zwischen Sendeantennen und einer Empfangsspulenvorrichtung nach den in Anspruch 1 und bei dem System zur Durchführung eines Verfahrens nach den in Anspruch 12 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention, the object in the method for determining a relative position between transmitting antennas and a receiving coil device is achieved according to the features specified in claim 1 and in the system for carrying out a method according to the features specified in claim 12.

Wichtige Merkmale bei dem Verfahren sind, dass es zur Bestimmung einer relativen Lage zwischen Sendeantennen und einer Empfangsspulenvorrichtung vorgesehen ist,
insbesondere wobei die Lage in Koordinaten eines auf die Sendeantennen bezogenen Koordinatensystems angegeben wird,
wobei mittels der Sendeantennen jeweils ein Signalverlauf (S1, S2, S3) gesendet wird, insbesondere jeweils zeitlich nacheinander, insbesondere zeitlich aufeinander folgend
wobei die zum jeweils gesendeten Signalverlauf (S1, S2, S3) zugehörige jeweilige Amplitude (A1, A2, A3) des von einer Spule der Empfangsspulenvorrichtung empfangenen und mit einem Verstärker verstärkten Signals E bestimmt wird,
wobei aus den so bestimmten Amplituden die Abstände zwischen der Spule und den Sendeantennen bestimmt werden und daraus die relative Lage der Spule zu den Sendeantennen,
wobei der Verstärker selektiv ein Signal verstärkt, welches dieselbe Frequenz und Phasenlage der gesendeten Signalverläufe (S1, S2, S3) aufweist.Important features of the method are that it is intended for determining a relative position between transmitting antennas and a receiving coil device,
in particular, wherein the position is given in coordinates of a coordinate system related to the transmitting antennas,
wherein in each case a signal curve (S1, S2, S3) is transmitted by means of the transmitting antennas, in each case in succession in time, in particular consecutively in time
the respective amplitude (A1, A2, A3) associated with the respectively transmitted signal course (S1, S2, S3) of the signal E received from a coil of the receiving coil device and amplified with an amplifier being determined,
wherein the distances between the coil and the transmitting antennas are determined from the amplitudes thus determined, and from this the relative position of the coil to the transmitting antennas,
wherein the amplifier selectively amplifies a signal having the same frequency and phase of the transmitted waveforms (S1, S2, S3).

Von Vorteil ist dabei, dass die Positionsbestimmung in einfacher Weise ausführbar ist, indem nur drei Sendeantennen notwendig sind. Zur eindeutigen Bestimmung wird außer den Amplituden des zu den Sendesignalverläufen zugehörigen Empfangssignals in der Spule ein Synchronisationssignal übertragen. Beispielsweise ist hierzu ein hochfrequenter Puls übertragbar, wenn das jeweilige Sendesignal beginnt oder einen Nulldurchgang erreicht oder eine vorgegebene Phasenlage erreicht, wobei die Frequenz des hochfrequenten Pulses mindestens zehnmal höher ist als die Frequenz des mit einer der Sendeantennen nachfolgend gesendeten Signals.The advantage here is that the position determination can be carried out in a simple manner by only three transmitting antennas are necessary. For unambiguous determination, a synchronization signal is transmitted in the coil in addition to the amplitudes of the received signal to the transmission signal waveforms associated. For example, for this purpose, a high-frequency pulse is transferable when the respective transmission signal begins or reaches a zero crossing or reaches a predetermined phase position, wherein the frequency of the high-frequency pulse is at least ten times higher than the frequency of one of the transmission antennas subsequently transmitted signal.

Insbesondere im Nahfeld des von der Sendeantenne gesendeten Signals, also nicht des Pulses, ist eine präzise Bestimmung der relativen Lage ausführbar.In particular, in the near field of the transmitted from the transmitting antenna signal, so not the pulse, a precise determination of the relative position is executable.

Vorteil der Erfindung ist außerdem insbesondere, dass auch bei großer Entfernung eine Bestimmung des von dem gesendeten Signal bewirkten und empfangenen Signalanteils ermöglicht ist. Selbst wenn also dieser bewirkte Signalanteil im Rauschen zu verschwinden scheint, ist mittels der selektiven Verstärkung desjenigen Signalanteils, der dieselbe Frequenz und Phasenlage hat wie das gesendete Signal, der bewirkte Signalanteil bestimmbar, insbesondere dessen Leistung. Die Frequenzwert des gesendeten Signalverlaufs ist vorgegeben und somit als Parameter von der Empfangseinheit speicherbar und berücksichtigbar, insbesondere von dem Verstärker bei der selektiven Verstärkung. Eine gegebenenfalls vorhandene Abhängigkeit des Verstärkungsfaktors von dem Wert einer Größe ist bei der Bestimmung berücksichtigbar mittels einer Kennlinie. Somit ist der Amplitudenwert des von dem gesendete Signalverlauf bewirkten Empfangssignal bestimmbar und daraus ein Maß für den Abstand. Denn die Amplitude des Empfangssignals nimmt mit zunehmendem Abstand ab. Mit dem erfindungsgemäßen Verstärker ist der Signalanteil sogar aus dem Rauschen extrahierbar.Another advantage of the invention is, in particular, that a determination of the signal component caused and received by the transmitted signal is made possible even at a great distance. Even if, therefore, this effected signal component appears to disappear in the noise, the signal component caused by the selective amplification of the signal component which has the same frequency and phase position as the transmitted signal can be determined, in particular its power. The frequency value of the transmitted signal curve is predetermined and thus can be stored as a parameter by the receiving unit and taken into account, in particular by the amplifier in the selective amplification. An optionally existing dependence of the amplification factor on the value of a variable can be taken into account in the determination by means of a characteristic curve. Thus, the amplitude value of the received signal caused by the transmitted signal waveform can be determined and therefrom a measure of the distance. Because the amplitude of the received signal decreases with increasing distance. With the amplifier according to the invention, the signal component can even be extracted from the noise.

Die Erfindung zeigt also ein Verfahren zur Bestimmung der relativen Lage zwsichen drei niederfrequent oder mittelfrequent arbeitenden Sendeantennen und einer Empfangseinheit, wobei die Sendeantennen Signale nacheinander senden und die zugehörige Phasenlage über einen hochfrequenten Kommunikationskanal übertragen werden, so dass von einem LockIn Verstärker, dem diese Phaseninformation zugeführt wird und dem die Frequenz der gleichstark gesendeten Signale bekannt gemacht ist, auch die Amplituden sehr schwacher, insbeosndere im Rauschen verschwindender Signalanteile selektiv verstärkt werden können. Somit ist die Bestimmung der Lage auch bei großem Abstand und somit schwachem Signal ermöglicht.The invention thus shows a method for determining the relative position zwsichen three low-frequency or medium-frequency transmitting antennas and a receiving unit, the transmit antennas send signals one after the other and the associated phase are transmitted over a high-frequency communication channel, so that fed from a LockIn amplifier to this phase information and the frequency of the equally transmitted signals is made known, the amplitudes of very weak, insbeosndere in the noise disappearing signal components can be selectively amplified. Thus, the determination of the situation is possible even at a large distance and thus weak signal.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die jeweilige Phasenlage mittels eines Kommunikationskanals oder Signalübertragungskanals übertragen, insbesondere deterministisch übertragen wird, insbesondere wobei der Kommunikationskanal eine mindestens zehnmal oder mindestens hundertmal höhere Frequenz und/oder Bandbreite aufweist als das von den Sendeantennen gesendete Signal,
insbesondere wobei jeweils bei Erreichen eines vorgegebenen Phasenwertes des jeweiligen Signalverlaufs (S1, S2, S3) ein Synchronisationssignal, insbesondere Synchronisationspuls, gesendet wird. Von Vorteil ist dabei, dass die Synchronisation über eine hochfrequente Datenübertragungsverbindung erfolgt und somit über die Sendeantenne nur das niederfrequentere Signal zu übertragen ist. Dieses Signal darf beispielsweise niederfrequent oder mittelfrequent sein. Die Synchronisationsinformation wird also über einen separaten Datenübertragungskanal übermittelt.In an advantageous embodiment, the respective phase position is transmitted by means of a communication channel or signal transmission channel, in particular transmitted deterministically, in particular wherein the communication channel has at least ten times or at least one hundred times higher frequency and / or bandwidth than the signal transmitted by the transmission antennas,
in particular, in each case when a predetermined phase value of the respective signal profile (S1, S2, S3) is reached, a synchronization signal, in particular a synchronization pulse, is transmitted. The advantage here is that the synchronization via a high-frequency data transmission connection takes place and thus only the low-frequency signal is to be transmitted via the transmitting antenna. This signal may be low-frequency or medium-frequency, for example. The synchronization information is thus transmitted via a separate data transmission channel.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Sendeantennen auf einer Sendeeinheit angeordnet, also eine relativ zueinander feste Lage aufweisen,
wobei die Empfangsspulenvorrichtung auf einer Empfangseinheit angeordnet ist, insbesondere wobei Empfangsspulenvorrichtung und/oder Sendeeinheit jeweils eine Kommunikationseinheit aufweisen, wobei zwischen den Kommunikationseinheiten Signale,
insbesondere ein die Synchronisationsinformation übermittelndes Signal, wie Synchronisationssignal, übertragbar sind.
insbesondere wobei Empfangsspulenvorrichtung und/oder Sendeeinheit bewegbar angeordnet sind, insbesondere in einer Verfahrebene verfahrbar. Von Vorteil ist dabei, dass die Sendeantennen auf einer stationär angeordneten Sendeeinheit vorsehbar sind, die eine für die Sendeantennen gemeinsame Signalelektronik aufweist oder dass alternativ die Sendeeinheit als mobile Einheit ausgeführt ist, so dass die relative Position der Empfangseinheit zur Sendeeinheit bestimmbar ist. Wenn die Sendeeinheit zusätzlich ein Positionserfassungssystem aufweist, ist auch die Position der Empfangseinheit innerhalb der Anlage bestimmbar. Hierzu ist vorteilhaft, wenn die Sendeeinheit ihre Position mittels des Kommunikationskanals an die Empfangseinheit überträgt und diese nach Bestimmung der relativen Lage daraus die absolute Position bestimmt.In an advantageous embodiment, the transmitting antennas are arranged on a transmitting unit, that is to say have a position which is fixed relative to one another,
wherein the receiving coil device is arranged on a receiving unit, in particular wherein the receiving coil device and / or transmitting unit each have a communication unit, wherein between the communication units signals,
in particular, a synchronization information transmitting signal, such as synchronization signal, are transferable.
in particular wherein receiving coil device and / or transmitting unit are arranged to be movable, in particular movable in a traversing plane. The advantage here is that the transmitting antennas are providable on a stationarily arranged transmitting unit having a common for the transmitting antenna signal electronics or alternatively that the transmitting unit is designed as a mobile unit, so that the relative position of the receiving unit to the transmitting unit can be determined. If the transmitting unit additionally has a position detection system, the position of the receiving unit within the system can also be determined. For this purpose, it is advantageous if the transmitting unit transmits its position by means of the communication channel to the receiving unit and determines the absolute position from this after determining the relative position.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Verstärker ein LockIn-Verstärker. Von Vorteil ist dabei, dass der Verstärker digital betreibbar ist und somit eine möglichst präzise selektive Verstärkung ausführbar ist.In an advantageous embodiment, the amplifier is a lock-in amplifier. The advantage here is that the amplifier is digitally operable and thus as precise as possible selective amplification is executable.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der jeweilige Abstand aus der jeweils bestimmten Amplitude gemäß einer Kennlinie oder Umkehrfunktion bestimmt. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache und schnelle Bestimmung der Position ermöglicht ist, insbesondere mit geringem Rechenaufwand.In an advantageous embodiment, the respective distance is determined from the respectively determined amplitude according to a characteristic curve or inverse function. The advantage here is that a simple and quick determination of the position is possible, especially with low computational effort.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird bei der Übermittlung der Phasenlage eine Verzögerungszeit berücksichtigt. Von Vorteil ist dabei, dass durch elektronische Bauelemente und/oder Leitungslängen bedingte Verzögerungen berücksichtigbar sind. Sogar die unwesentliche Verzögerung durch die Ausbreitung der Signale mit Lichtgeschwindigkeit ist berücksichtigbar. Außerdem ist auch die zeitliche Pulslänge der Synchronisationspulse berücksichtigbar.In an advantageous embodiment, a delay time is taken into account in the transmission of the phase position. The advantage here is that caused by electronic components and / or cable lengths delays are considered. Even the negligible delay due to the propagation of the signals at the speed of light can be considered. In addition, the temporal pulse length of the synchronization pulses is taken into account.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Kommunikationskanal eine Funkübertragung, eine Infrarotübertragung oder eine Ultraschallübertragung. Von Vorteil ist dabei, dass der Kommunikationskanal auf mittels einer anderen physikalischen Wirkweise realisierbar ist als die Übertragung der Signale von den Sendeantennen aus. Somit sind Störungen reduzierbar.In an advantageous embodiment, the communication channel is a radio transmission, an infrared transmission or an ultrasonic transmission. The advantage here is that the communication channel can be realized by means of a different physical mode of action than the transmission of the signals from the transmitting antennas. Thus, interference can be reduced.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Lage in Koordinaten eines auf die Sendeantennen bezogenen Koordinatensystems angegeben,
insbesondere wobei die Lage in der von den Positionen der Sendeantennen aufgespannten Ebene bestimmt wird. Von Vorteil ist dabei, dass ein einfache Bestimmung ermöglicht ist.In an advantageous embodiment, the position is given in coordinates of a coordinate system related to the transmitting antennas,
in particular, wherein the position is determined in the plane defined by the positions of the transmitting antennas. The advantage here is that a simple determination is possible.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird über einen Datenübertragungskanal, insbesondere Kommunikationskanal, ein Synchronisationssignal gesendet, so dass die Phasenlage des von den Sendeantennen gesendeten Signals vom Verstärker bei der selektiven Verstärkung berücksichtigbar ist.
insbesondere wobei der Datenübertragungskanal mindestens zehnmal höhere Frequenzen aufweist als das von der Sendeantenne gesendete Signal,
insbesondere wobei der Datenübertragungskanal UHF Frequenzen aufweist und das von der Sendeantenne gesendete Signal ein niederfrequentes oder mittelfrequentes Signal ist. Von Vorteil ist dabei, dass sogar bei hohem Rauschanteil der durch das Sendesignal bewirkte Signalverlauf bestimmbar und/oder verstärkbar ist.In an advantageous embodiment, a synchronization signal is transmitted via a data transmission channel, in particular a communication channel, so that the phase position of the signal transmitted by the transmission antenna can be taken into account by the amplifier in the selective amplification.
in particular, wherein the data transmission channel has at least ten times higher frequencies than the signal transmitted by the transmission antenna,
in particular, wherein the data transmission channel UHF has frequencies and the signal transmitted by the transmission antenna is a low-frequency or medium-frequency signal. It is advantageous in this case that even with a high noise component, the signal pattern produced by the transmission signal can be determined and / or amplified.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist als Position der Empfangsspulenvorrichtung der Schwerpunkt der Spule gewählt. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Positionsbestimmung der Spule ermöglicht ist.In an advantageous embodiment, the center of gravity of the coil is selected as the position of the receiving coil device. The advantage here is that a simple position determination of the coil is possible.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Abstand zwischen Sendeantenne und Empfangsspulenvorrichtung bestimmt, indem die Wurzel aus der Summe der Quadrate der bestimmten Amplituden der Spulen bestimmt wird,
wobei aus dem so bestimmten Wurzelwert der Abstand mittels einer Kennlinie oder mittels einer Umkehrfunktion bestimmt wird. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache uns schnelle Bestimmung ermöglicht ist.In an advantageous embodiment, the distance between the transmitting antenna and the receiving coil device is determined by determining the root from the sum of the squares of the determined amplitudes of the coils,
wherein the distance determined from the thus determined root value by means of a characteristic curve or by means of an inverse function. The advantage here is that a simple us fast determination is possible.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die bestimmten Positionsdaten über den Datenübertragungskanal übertragen. Von Vorteil ist dabei, dass eine Positionsbestimmung auch von der Sendeeinheit ausführbar ist.In an advantageous embodiment, the determined position data are transmitted via the data transmission channel. The advantage here is that a position determination can also be executed by the transmitting unit.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die bestimmten Positionsdaten über den Datenübertragungskanal übertragen. Von Vorteil ist dabei, dass die Sendeantenne auf einer mobilen Einheit anordenbar ist und die Positionsbestimmung stationär anordenbar.In an advantageous embodiment, the determined position data is transmitted via the data transmission channel. The advantage here is that the transmitting antenna can be arranged on a mobile unit and the position determination can be arranged in a stationary manner.

Wichtige Merkmale bei dem System zur Durchführung eines vorgenannten Verfahrens sind, dass eine Sendeeinheit die Sendeantennen aufweist und eine Empfangseinheit die Empfangsspulenvorrichtung,
wobei die Sendeeinheit eine Kommunikationseinheit aufweist, die mittels des Datenübertragungskanals verbunden ist mit einer Kommunikationseinheit der Empfangseinheit,
insbesondere wobei der Datenübertragungskanal ein Funkkanal, ein Infrarotübertragungskanal, ein Ultraschallkanal oder der Kanal modulierte elektromagnetische Wellen, wie Lichtwellen verwendet.Important features in the system for carrying out an aforementioned method are that a transmitting unit has the transmitting antennas and a receiving unit has the receiving coil device,
wherein the transmitting unit has a communication unit which is connected by means of the data transmission channel to a communication unit of the receiving unit,
in particular, wherein the data transmission channel uses a radio channel, an infrared transmission channel, an ultrasonic channel or the channel modulated electromagnetic waves, such as light waves.

Von Vorteil ist dabei, dass mittels der Kommunikationseinheiten ein Synchronisationssignal übertragbar ist, so dass die Phasenlage beim selektiven Verstärken berücksichtigbar ist.The advantage here is that by means of the communication units, a synchronization signal is transferable, so that the phase position in the selective amplification is taken into account.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Sendeeinheit und/oder die Empfangseinheit entlang einer Verfahrebene verfahrbar. Von Vorteil ist dabei, dass die Bestimmung der relativen Lage in der Verfahrebene ausführbar ist, insbesondere also die Freiheitsgrade in der Ebene angeordnet sind und die Lage innerhalb dieser Ebene bestimmbar sind.In an advantageous embodiment, the transmitting unit and / or the receiving unit can be moved along a traversing plane. The advantage here is that the determination of the relative position in the traversing plane is executable, so in particular the degrees of freedom are arranged in the plane and the position can be determined within this plane.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Sendeantenne in der Normalenrichtung zu der die Positionen der Sendeantennen enthaltenden Ebene mindestens doppelt oder zehnmal so lang wie der Abstand zwischen Sendeantenne und Empfangsspulenvorrichtung. Von Vorteil ist dabei, dass die Amplituden im Nahfeld und/oder bei Abständen, die weniger als halb so groß wie die Länge der jeweiligen Sendeantenne oder weniger als ein Zehntel der Länge der jeweiligen Sendeantenne entsprechen, nur umgekehrt proportional zum Abstand die Amplituden der mittels der Spule empfangenen Signale abnehmen.In an advantageous embodiment, the transmitting antenna is at least twice or ten times as long as the distance between transmitting antenna and receiving coil device in the normal direction to the plane containing the positions of the transmitting antennas. The advantage here is that the amplitudes in the near field and / or at intervals that correspond to less than half the length of the respective transmitting antenna or less than one-tenth of the length of the respective transmitting antenna, only inversely proportional to the distance the amplitudes of the means of Reel coil received signals.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Empfangseinheit einen LockIn-Verstärker auf, der mit der Spule verbunden ist, insbesondere zur Bestimmung der Amplitude des empfangenen, von den Sendeantenne nacheinander gesendeten Signalverlaufs, wobei dem LockIn-Verstärker der Frequenzwert des von den jeweiligen Sendeantennen gesendeten Signalverlaufs übermittelt wird und auch die Phasenlage der gesendeten Signalverläufe mittels des Synchronisationssignals. Von Vorteil ist dabei, dass auch sehr kleine Amplituden, welche schon im Rauschen untergehen, bestimmbar sind.In an advantageous embodiment, the receiving unit has a lock-in amplifier which is connected to the coil, in particular for determining the amplitude of the received signal sequence sent by the transmitting antenna one after the other, the LockIn amplifier transmitting the frequency value of the signal course sent by the respective transmitting antenna is and also the phase of the transmitted waveforms by means of the synchronization signal. The advantage here is that even very small amplitudes, which are already lost in the noise, can be determined.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Spule der Empfangsspulenvorrichtung als punktförmig angenommen oder als Position der Empfangsspulenvorrichtung ist der Schwerpunkt der Spule gewählt. Von Vorteil ist dabei, dass eine präzise Bestimmung ausführbar ist. Denn auch die jeweilige Sendeantenne ist als punktförmig annehmbar oder es wird als Position der jeweiligen Sendeantenne deren jeweiliger Schwerpunkt gewählt.In an advantageous embodiment, the coil of the receiving coil device is assumed as punctiform or as the position of the receiving coil device, the center of gravity of the coil is selected. The advantage here is that a precise determination is executable. Because even the respective transmitting antenna is acceptable as punctiform or it is chosen as the position of the respective transmitting antenna whose respective focus.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.Further advantages emerge from the subclaims. The invention is not limited to the combination of features of the claims. For the skilled person, further meaningful combination options of claims and / or individual claim features and / or features of the description and / or figures, in particular from the task and / or the task posing by comparison with the prior art arise.

Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:The invention will now be explained in more detail with reference to figures:

In der 1 ist ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel schematisch skizziert, wobei eine Sendeeinheit 1 mit Sendeantenne 4 und Empfangseinheit 2 ausgeführt ist.In the 1 is an inventive embodiment schematically outlined, wherein a transmitting unit 1 with transmitting antenna 4 and receiving unit 2 is executed.

In der 2 ist eine 3D-Messspule der Empfangseinheit 2 symbolisch dargestellt,In the 2 is a 3D measuring coil of the receiving unit 2 represented symbolically,

In der 3 ist ein Sendesignal der Sendeeinheit 1 und das zugehörige von der 3D-Empangsspule empfangene Signal der Empfangseinheit 2 dargestellt, wobei Sendesignal und empfangenes Signal unterschiedliche Phasenlage aufweisen.In the 3 is a transmission signal of the transmitting unit 1 and the corresponding signal of the receiving unit received from the 3D receiving coil 2 illustrated, wherein transmit signal and received signal have different phase position.

In der 4 ist ein Sendesignal der Sendeeinheit 1 und das zugehörige von der 3D-Empangsspule empfangene Signal der Empfangseinheit 2 dargestellt, wobei Empfangseinheit 2 und Sendeeinheit 1 im Unterschied zur 3 in ihrer Position vertauscht sind und somit die relative Phasenlage des Sendesignals und des empfangenen Signals unterschiedlich ist.In the 4 is a transmission signal of the transmitting unit 1 and the corresponding signal of the receiving unit received from the 3D receiving coil 2 shown, wherein receiving unit 2 and transmitting unit 1 unlike 3 are reversed in position and thus the relative phase of the transmission signal and the received signal is different.

In der 5 sind die Gebiete unterschiedlicher Phasenlage bezüglich der in X-Richtung orientierten Spule der 3D-Empfangsspulenvorrichtung dargestellt.In the 5 are the areas of different phase position with respect to the oriented in the X direction coil of the 3D receiving coil device shown.

In der 6 sind die Gebiete unterschiedlicher Phasenlage bezüglich der in Y-Richtung orientierten Spule der 3D-Empfangsspulenvorrichtung dargestellt.In the 6 are shown the areas of different phase relationship with respect to the oriented in the Y direction coil of the 3D receiving coil device.

In der 7 ist die Einteilung der Ebene in Quadranten gezeigt, wobei die zugehörigen unterschiedlichen Phasenbeziehungen der in Y-Richtung und der in X-Richtung orientierten Spulen eingetragen sind.In the 7 is the division of the plane shown in quadrants, with the associated different phase relationships of the Y-direction and the oriented in the X direction coils are entered.

In der 8 ist die zur Bestimmung der Position notwendige Winkelbestimmung dargestellt. In the 8th the angle determination necessary to determine the position is shown.

In der 9 ist die Winkelbestimmung mit nur einer einzigen Sendeeinheit 1 dargestellt.In the 9 is the angle determination with only a single transmission unit 1 shown.

In der 10 ist die Positionsbestimmung mit nur einer einzigen Sendeeinheit 1 dargestellt.In the 10 is the position determination with only a single transmitting unit 1 shown.

In der 11 ist der Verlauf eines Synchronisationssignals, insbesondere des Pegels des Synchronisationssignals, P dargestellt und die von Sendeantennen 4 gesendeten Signalverläufe (S1, S2, S3) sowie das zugehörige Empfangssignal E einer Spule der Empfangsspulenvorrichtung.In the 11 the course of a synchronization signal, in particular the level of the synchronization signal, P is shown and that of transmitting antennas 4 transmitted signal waveforms (S1, S2, S3) and the associated received signal E of a coil of the receiving coil device.

In der 12 ist eine Sendeeinheit 120 mit drei Sendeantennen 4 schematisch skizziert und eine von der Sendeeinheit 120 beabstandete Empfangseinheit 2 dargestellt.In the 12 is a sending unit 120 with three transmit antennas 4 schematically sketched and one of the transmitting unit 120 spaced receiving unit 2 shown.

Wie in 1 dargestellt, wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Bestimmung der relativen Lage einer Empfangseinheit 2 zu einer Sendeeinheit 1 ermöglicht.As in 1 represented, with the inventive method, the determination of the relative position of a receiving unit 2 to a transmitting unit 1 allows.

Dabei weist die Sendeeinheit eine Sendeantenne 4 auf, mit welcher ein Signal abgesendet wird. Dieses Signal ist hierbei vorzugsweise ein niederfrequentes oder mittelfrequentes Signal.In this case, the transmitting unit has a transmitting antenna 4 on, with which a signal is sent. This signal is preferably a low-frequency or medium-frequency signal.

Die Empfangseinheit 2 ist auf einer auf einem Boden verfahrbaren mobilen Einheit vorgesehen. Die Sendeeinheit 1 ist entweder stationär angeordnet oder ebenfalls auf einer auf einem Boden verfahrbaren mobilen Einheit vorgesehen.The receiving unit 2 is provided on a mobile unit movable on a floor. The transmitting unit 1 is either stationary or also provided on a mobile floor unit.

Die Sendeantenne 4 ist derart ausgeführt, dass die Abstrahlung zumindest in der Verfahrebene isotrop sich ausbreitet, insbesondere also die Magnetfeldlinien 5 des von der Sendeantenne gesendeten Signals sich isotrop ausbreiten.The transmitting antenna 4 is designed such that the radiation propagates isotropically at least in the traverse plane, in particular so the magnetic field lines 5 of the transmitted from the transmitting antenna signal isotropic propagate.

Die Empfangseinheit 2 weist eine 3D-Empfangsspulenvorrichtung 6 auf, welche zumindest eine in X-Richtung orientierte Spule und eine in Y-Richtung orientierte Spule aufweist. Dabei ist die Wicklungsachse der in X-Richtung orientierten Spule in X-Richtung ausgerichtet und die Wicklungsachse der in Y-Richtung orientierten Spule in Y-Richtung ausgerichtet.The receiving unit 2 has a 3D receiving coil device 6 which has at least one coil oriented in the X direction and one coil oriented in the Y direction. In this case, the winding axis of the coil oriented in the X direction is aligned in the X direction, and the winding axis of the coil oriented in the Y direction is aligned in the Y direction.

Somit ist bei von der Sendeeinheit 1 sich isotrop ausbreitendem Sendesignal eine unterschiedliche Phasenverschiebung des mit der in X-Richtung ausgerichteten Spule der 3D-Empfangsspulenvorrichtung empfangenen Signals vorhanden, wenn sich die 3D-Empfangsspulenvorrichtung 6 im Bereich positiver X-Werte oder negativer X-Werte befindet, wobei der Nullpunkt bei der Sendeantenne 4 der Sendeeinheit 1 angeordnet ist.Thus, at by the transmitting unit 1 a different phase shift of the received with the X-directional coil of the 3D receiving coil device received signal when the 3D Empfangsspulenvorrichtung 6 is located in the range of positive X values or negative X values, with the zero point at the transmit antenna 4 the transmitting unit 1 is arranged.

Ebenso ist bei von der Sendeeinheit 1 sich isotrop ausbreitendem Sendesignal eine unterschiedliche Phasenverschiebung des mit der in Y-Richtung ausgerichteten Spule der 3D-Empfangsspulenvorrichtung empfangenen Signals vorhanden, wenn sich die 3D-Empfangsspulenvorrichtung 6 im Bereich positiver Y-Werte oder negativer Y-Werte befindet, wobei der Nullpunkt bei der Sendeantenne 4 der Sendeeinheit 1 angeordnet ist.Likewise, by the transmission unit 1 a different phase shift of the received with the Y-directional coil of the 3D receiving coil device received signal when the 3D Empfangsspulenvorrichtung 6 is in the range of positive Y values or negative Y values, with the zero point at the transmit antenna 4 the transmitting unit 1 is arranged.

Zusätzlich ist ein Kommunikationskanal, also eine Datenaustauschverbindung, zwischen Sendeeinheit 1 und Empfangseinheit 2 vorhanden, der mit höherer Frequenz betreibbar ist als die Frequenz des Sendesignals. Somit ist ein Phasenbezug zwischen Sender und Empfänger dadurch herstellbar, dass ein Synchronisationsinformation übertragen wird von der Sendeeinheit zur Empfangseinheit 2. Beispielsweise wird hierzu zum Zeitpunkt eines Nulldurchgangs des Sendesignals ein Synchronisationspuls über den Kommunikationskanal, insbesondere zwischen der Kommunikationseinheit 3 der Sendeeinheit 1 und der Kommunikationseinheit 3 der Empfangseinheit 2 übertragen.In addition, a communication channel, that is a data exchange connection, is between the transmission unit 1 and receiving unit 2 present, which is operable at a higher frequency than the frequency of the transmission signal. Thus, a phase reference between transmitter and receiver can be produced by transmitting synchronization information from the transmitting unit to the receiving unit 2 , For example, for this purpose, at the time of a zero crossing of the transmission signal, a synchronization pulse via the communication channel, in particular between the communication unit 3 the transmitting unit 1 and the communication unit 3 the receiving unit 2 transfer.

Die X-Richtung und die Y-Richtung sind zueinander senkrecht ausgerichtet und sind parallel zur Verfahrebene ausgerichtet.The X-direction and the Y-direction are perpendicular to each other and are aligned parallel to the traverse plane.

Somit ist mittels der Phasenbestimmung des von der in X-Richtung ausgerichteten spule empfangenen Signals relativ zum von der Sendeeinheit 1, insbesondere relativ zum von der Sendeantenne 4, gesendeten Signals und mittels der Phasenbestimmung des von der in Y-Richtung ausgerichteten Spule empfangenen Signals relativ zum von der Sendeeinheit 1, insbesondere relativ zum von der Sendeantenne 4, gesendeten Signals eine Bestimmung des Quadranten im X-Y-Koordinatensystem möglich.Thus, by means of the phase determination of the signal received by the coil oriented in the X direction relative to that of the transmitting unit 1 , in particular relative to the transmission antenna 4 , transmitted signal and by means of the phase determination of the signal received from the Y-directional coil relative to the transmission unit 1 , in particular relative to the transmission antenna 4 , transmitted signal a determination of the quadrant in the XY coordinate system possible.

Wie in den 3 bis 7 gezeigt, ist die Phasendifferenz im Quadranten mit positivem X und positivem Y-Koordinatenwert der in X-Richtung ausgerichteten Spule φX = 180° und die Phasendifferenz der in Y-Richtung ausgerichteten Spule φY = 0° relativ zum Sendesignal, welches mittels der Sendeantenne 4 ausgesendet wird. Die Zeitdauer, welche das Signal von der Sendeantenne 4 zur Empfangsspulenvorrichtung benötigt, wird dabei als unwesentlich kurz vernachlässigt.As in the 3 to 7 is shown, the phase difference in the quadrant with positive X and positive Y coordinate value of the aligned in the X direction coil φ X = 180 ° and the phase difference of the Y-directional coil φ Y = 0 ° relative to the transmission signal, which by means of the transmitting antenna 4 is sent out. The length of time that the signal from the transmitting antenna 4 needed for receiving coil device is neglected as negligible shortly.

Um die Entfernung zwischen 3D-Empfangsspulenvorrichtung 6 und der Sendeantenne 4 zu bestimmen, wird die Amplitude AX des mit der in X-Richtung ausgerichteten Spule empfangenen Signals und die Amplitude A des mit der in Y-Richtung ausgerichteten Spule empfangenen Signals bestimmt.To the distance between 3D receiving coil device 6 and the transmitting antenna 4 The amplitude A X of the signal received by the coil oriented in the X direction and the amplitude A of the signal received by the Y direction coil are determined.

Aus dem Arcustangens des Quotienten AY/AX ist der Winkel zwischen der X-Achsenrichtung des Koordinatensystems und der Verbindungslinie zwischen Sendeantenne 4 und Empfangsspulenvorrichtung 6 bestimmbar. The arc tangent of the quotient A Y / A X is the angle between the X axis direction of the coordinate system and the connecting line between the transmitting antenna 4 and receiving coil device 6 determinable.

Vorzugsweise ist dabei die Sendeantenne 4 derart ausgeführt, dass die Amplitude des in einer Spule der Empfangsspulenvorrichtung 6 empfangenen Signals im Wesentlichen umgekehrt proportional zum Abstand zwischen Sendeantenne 4 und Spule der Empfangsspulenvorrichtung 6 abfällt. Insbesondere ragt hierzu die Sendeantenne weit in die Z-Richtung, also senkrecht zur Verfahrebene heraus, wobei die Sendeantenne eine Gesamtlänge L in Z-Richtung aufweist, und der Abstand ist kleiner als L/2 oder gar kleiner als L/10.Preferably, the transmitting antenna is 4 executed such that the amplitude of the in a coil of the receiving coil device 6 received signal substantially inversely proportional to the distance between the transmitting antenna 4 and coil of the receiving coil device 6 drops. In particular, for this purpose, the transmitting antenna protrudes far in the Z direction, ie perpendicular to the traversing plane, the transmitting antenna having an overall length L in the Z direction, and the distance is less than L / 2 or even less than L / 10.

Besonders einfach und präzise arbeitet das vorbeschriebene Verfahren zur Bestimmung der relativen Position zwischen Sendeantenne 4 und Spule der Empfangsspulenvorrichtung 6 im Nahfeldübertragungsbereich. Hierzu ist der Abstand entsprechend klein zu wählen.The above-described method for determining the relative position between transmitting antenna works in a particularly simple and precise manner 4 and coil of the receiving coil device 6 in the near field transmission area. For this purpose, the distance should be selected correspondingly small.

Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel fallen die Amplituden der empfangenen Signale stärker mit dem Abstand ab. Hierbei gilt dann also, dass die Amplitude als Funktion f des Abstandes d beschreibbar ist, also AX = f(X) und AY = f(Y) gilt, wobei. Bei solchen Systemen wird aus jeder bestimmten Amplitude die Entfernung zur Sendeantenne 4 gemäß Umkehrfunktion f^(–1) bestimmt. Somit wird der Winkel als φ = arctan(f^(–1)(AY)/f^(–1)(AX)) bestimmt.In a further embodiment according to the invention, the amplitudes of the received signals decrease more with the distance. In this case, it is then the case that the amplitude can be described as a function f of the distance d, that is to say A X = f (X) and A Y = f (Y), where. In such systems, any particular amplitude becomes the distance to the transmit antenna 4 determined according to inverse function f ^ (- 1). Thus, the angle is determined as φ = arctan (f ^ (-1) (A Y ) / f ^ (-1) (A X )).

Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist die Sendeeinheit 1 ist auf einer auf einem Boden verfahrbaren mobilen Einheit vorgesehen. Dabei ist wichtig, dass eine Datenaustauschverbindung zwischen Empfangseinheit 2 und Sendeeinheit 1 nutzbar ist, um die bestimmten Positionsinformationen an die mobile Einheit zu übertragen.In a further embodiment of the invention, the transmitting unit 1 is provided on a mobile unit movable on a floor. It is important that a data exchange connection between the receiving unit 2 and transmitting unit 1 is usable to transmit the determined position information to the mobile unit.

Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel weist das empfangene Signal eine sehr geringe Amplitude auf, insbesondere wobei diese kleiner ist als die Rauschamplitude. Um trotzdem die Amplitude des von der Sendeantenne 4 gesendeten und mit einer jeweiligen Spule empfangenen Signals bestimmen zu können, wird ein LockIn-Verstärker verwendet, dem die bekannte Frequenz vorgegeben wird und dem mittels des Synchronisationssignals auch die Phasenlage bekannt gemacht wird. Dabei ist die Amplitude zur Phasenlage 0° und die Amplitude zur Phasenlage 180° bestimmbar und somit der größere Wert verwendbar.In a further embodiment of the invention, the received signal has a very low amplitude, in particular where this is smaller than the noise amplitude. Nevertheless, the amplitude of the transmission antenna 4 To be able to determine transmitted and received with a respective coil signal, a LockIn amplifier is used to which the known frequency is given and the means of the synchronization signal and the phase position is made known. In this case, the amplitude to the phase position 0 ° and the amplitude to the phase position 180 ° can be determined and thus the larger value usable.

Wie in den 11 und 12 dargestellt, ist bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel eine Sendeeinheit 120 vorgesehen, welche drei voneinander beabstandete Sendeantennen 4, insbesondere drei in der Verfahrebene voneinander beabstandete Sendeantennen 4, aufweist. Die Empfangseinheit 1 weist wiederum mindestens eine Spule zum Empfang auf. Alternativ weist die Empfangseinheit 1 eine Empfangsantenne auf.As in the 11 and 12 is shown in a further embodiment of the invention, a transmitting unit 120 provided, which three spaced transmission antennas 4 , in particular three transmit antennas spaced apart in the traverse plane 4 , having. The receiving unit 1 again has at least one coil for receiving. Alternatively, the receiving unit 1 a receiving antenna.

Zur Bestimmung des Abstandes wird von den drei Sendeantennen 4 ein jeweiliger Signalverlauf (S1, S2, S3) gesendet, wobei diese drei Signalverläufe zeitlich nicht überlappend gesendet werden, insbesondere also zeitlich jeweils aufeinander folgend.To determine the distance is from the three transmit antennas 4 a respective signal waveform (S1, S2, S3) is sent, these three waveforms are not time overlapping sent, ie in each case temporally successive.

Außerdem wird bei einem oder bei jedem Nulldurchgang und/oder bei Phasenlage Null eines gesendeten Signalverlaufs (S1, S2, S3) ein Synchronisationssignal über den Kommunikationskanal von der Kommunikationseinheit 3 der Sendeeinheit 120 zur Kommunikationseinheit 3 der Empfangseinheit 1 übertragenIn addition, at one or at each zero crossing and / or at phase position zero of a transmitted waveform (S1, S2, S3) is a synchronization signal via the communication channel of the communication unit 3 the transmitting unit 120 to the communication unit 3 the receiving unit 1 transfer

Somit ist der Empfangseinheit 1 die Phasenlage des gesendeten Signals bekannt gemacht.Thus, the receiving unit 1 the phase position of the transmitted signal made known.

Die Amplituden der gesendeten Signalverläufe (S1, S2, S3) und somit der von der jeweiligen Sendeantenne erzeugten magnetischen Wechselfelder ist bei gleichgroßem Abstand zur jeweils sendenden Sendeantenne 4 gleich groß.The amplitudes of the transmitted signal waveforms (S1, S2, S3) and thus of the alternating magnetic fields generated by the respective transmitting antenna is at the same distance to each transmitting transmitting antenna 4 same size.

Das von der Spule der Empfangsspulenvorrichtung empfangene Signal wird einem LockIn-Verstärker zugeführt, der unter Berücksichtigung der Phasenlage und unter Berücksichtigung der Frequenz des gesendeten Signals (S1, S2, S3) den empfangenen Signalanteil selektiv verstärkt, also denjenigen Wechselspannungsanteil der an der Spule auftretenden Spannung verstärkt, welcher durch den gesendeten Signalverlauf (S1, S2, S3) bewirkt ist. Die jeweilige Amplitude (A1, A2, A3) des auf diese Weise verstärkten Empfangssignals E ist somit ein Maß für den Abstand zwischen der jeweiligen, den jeweiligen Sendeverlauf (S1, S2, S3) gesendet habenden Sendeantenne 4 und der Spule der Empfangsspulenvorrichtung. Dieser Abstand wird im Folgenden auch als Abstand zwischen der Empfangseinheit 1 und der jeweiligen Sendeantenne 4 bezeichnet.The signal received by the coil of the receiving coil device is fed to a lock-in amplifier which, taking into account the frequency of the transmitted signal (S1, S2, S3), selectively amplifies the received signal component, ie the AC component of the voltage appearing on the coil amplified, which is caused by the transmitted waveform (S1, S2, S3). The respective amplitude (A1, A2, A3) of the received signal E amplified in this way is thus a measure of the distance between the respective transmitting antenna sent to the respective transmission profile (S1, S2, S3) 4 and the coil of the receiving coil device. This distance is also referred to below as the distance between the receiving unit 1 and the respective transmitting antenna 4 designated.

Somit ist bei bekannter Position der drei Sendeantennen 4 mittels Bestimmung der drei Abstände der Spule der Empfangsspulenvorrichtung zur jeweiligen Sendeantenne 4 die Position der Spule bestimmbar.Thus, in known position of the three transmitting antennas 4 by determining the three distances of the coil of the receiving coil device to the respective transmitting antenna 4 the position of the coil can be determined.

Die Sendeantennen 4 sind jeweils gleichartig aufgebaut und mit einer jeweils gleichartig aufgebauten Sendeelektronik verbunden. Die Frequenz des von den Sendeantennen 4 jeweils gesendeten Signals liegt zwischen 10 kHz und 1 MHz.The transmitting antennas 4 are each constructed identically and connected to a similarly constructed transmission electronics. The frequency of the transmit antennas 4 each transmitted signal is between 10 kHz and 1 MHz.

Die für das Synchronisationssignal verwendete Frequenz ist höher als 100 MHz. Insbesondere weist sie einen Wert zwischen 100 MHz und 100 GHz. Die mit dieser Frequenz sendende und/oder empfangende Kommunikationseinheit 3 weist eine für diese hohe Frequenz geeignete Antenne auf.The frequency used for the synchronization signal is higher than 100 MHz. In particular, it has a value between 100 MHz and 100 GHz. The communication unit transmitting and / or receiving with this frequency 3 has an antenna suitable for this high frequency.

Die Kommunikationseinheit 3 ist als Funkmodul ausführbar.The communication unit 3 is executable as a radio module.

Die Synchronisationsinformation ist mittels des Pegelverlaufs P des hochfrequenten Synchronisationssignals übertragbar als Phasenbezug an den LockIn-Verstärker der Empfangseinheit 1. Unter Berücksichtigung der vorgegebenen Frequenz des Sendesignals und der so bekannt gemachten Phasenlage des Signals ist mittels des LockIn-Verstärkers auch ein im Rauschen untergehendes Signal selektiv verstärkbar und die entsprechende Empfangsleistung dieser Frequenz zu bestimmen.The synchronization information can be transmitted by means of the level profile P of the high-frequency synchronization signal as a phase reference to the LockIn amplifier of the receiving unit 1 , Taking into account the predetermined frequency of the transmission signal and the so-called phase position of the signal so made by means of the LockIn amplifier and a signal going down in noise selectively amplified and to determine the corresponding reception power of this frequency.

Der LockIn-Verstärker weist hierbei einen konstanten Verstärkungsfaktor auf oder einen Verstärkungsfaktor, welcher von einer Größe, wie Spannungswert der Amplitude, abhängt. Im letztgenannten Fall wird die hierzu gehörige Kennlinie bei der Amplitudenbestimmung berücksichtigt.The LockIn amplifier in this case has a constant gain factor or a gain factor, which depends on a variable, such as voltage value of the amplitude. In the latter case, the characteristic associated with this is taken into account in the amplitude determination.

Das Synchronisationssignal, also die Phaseninformation, wird zu jeder vorgegebenen Phasenlage, also beispielsweise 0°, ausgesendet und deterministisch übertragen, also mit einer zeitlich konstanten Verzögerungszeit übertragen. Diese Verzögerungszeit ist berücksichtigbar von der Empfangseinheit bei der Bestimmung des Phasenbezugs.The synchronization signal, that is to say the phase information, is transmitted at each predetermined phase position, that is to say, for example, 0 °, and transmitted deterministically, that is to say with a delay time which is constant over time. This delay time can be taken into account by the receiving unit when determining the phase reference.

Beim erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel werden die durch die Ausbreitung der Signale mit Lichtgeschwindigkeit bedingten Verzögerungen vernachlässigt.In the embodiment according to the invention, the delays caused by the propagation of the signals with the speed of light are neglected.

Der Signalverlauf S1 des von der ersten Sendeantenne 4 gesendeten Signals bewirkt eine Amplitude A1 des Signalverlaufs E des von einer der Spulen der Empfangsspulenvorrichtung empfangenen Signals, der Signalverlauf S2 des von der vierten Sendeantenne 4 gesendeten Signals eine Amplitude A2 und der Signalverlauf S3 des von der dritten Sendeantenne 4 gesendeten Signals eine Amplitude A3.The signal S1 of the first transmission antenna 4 The transmitted signal causes an amplitude A1 of the signal E of the signal received by one of the coils of the receiving coil device, the signal S2 of the fourth transmitting antenna 4 transmitted signal has an amplitude A2 and the waveform S3 of the third transmitting antenna 4 transmitted signal has an amplitude A3.

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen werden weitere Sendeantennen 4 zum Senden weiterer Signalverläufe eingesetzt. Dabei ist dann eine höhere Genauigkeit der Positionsbestimmung erreichbar.In further exemplary embodiments according to the invention, further transmitting antennas are used 4 used to send further waveforms. In this case, a higher accuracy of the position determination can be achieved.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Sendeeinheittransmission unit
22
Empfangseinheitreceiver unit
33
Kommunikationseinheit für DatenübertragungCommunication unit for data transmission
44
Sendeantennetransmitting antenna
55
Magnetfeldlinien des von der Sendeantenne gesendeten SignalsMagnetic field lines of the signal transmitted by the transmitting antenna
66
3D-Empfangsspulenvorrichtung3D receiver coil device
120120
Empfangseinheitreceiver unit
PP
Pegelverlauf des hochfrequenten SynchronisationssignalsLevel profile of the high-frequency synchronization signal
S1S1
Signalverlauf des von der ersten Sendeantenne 4 gesendeten SignalsWaveform of the first transmitting antenna 4 transmitted signal
S2S2
Signalverlauf des von der vierten Sendeantenne 4 gesendeten SignalsWaveform of the fourth transmitting antenna 4 transmitted signal
S3S3
Signalverlauf des von der dritten Sendeantenne 4 gesendeten SignalsWaveform of the third transmission antenna 4 transmitted signal
Ee
Signalverlauf des von einer der Spulen der Empfangsspulenvorrichtung empfangenen SignalsWaveform of the received signal from one of the coils of the receiving coil device

Claims (15)

Verfahren zur Bestimmung einer relativen Lage zwischen Sendeantennen und einer Empfangsspulenvorrichtung, insbesondere wobei die Lage in Koordinaten eines auf die Sendeantennen bezogenen Koordinatensystems angegeben wird, wobei mittels der Sendeantennen jeweils ein Signalverlauf (S1, S2, S3) gesendet wird, insbesondere jeweils zeitlich nacheinander, insbesondere zeitlich aufeinander folgend wobei die zum jeweils gesendeten Signalverlauf (S1, S2, S3) zugehörige jeweilige Amplitude (A1, A2, A3) des von einer Spule der Empfangsspulenvorrichtung empfangenen und mit einem Verstärker verstärkten Signals E bestimmt wird, wobei aus den so bestimmten Amplituden die Abstände zwischen der Spule und den Sendeantennen bestimmt werden und daraus die relative Lage der Spule zu den Sendeantennen, wobei der Verstärker selektiv ein Signal verstärkt, welches dieselbe Frequenz und Phasenlage der gesendeten Signalverläufe (S1, S2, S3) aufweist.Method for determining a relative position between transmitting antennas and a receiving coil device, in particular, wherein the position is given in coordinates of a coordinate system related to the transmitting antennas, wherein in each case a signal curve (S1, S2, S3) is transmitted by means of the transmitting antennas, in each case in succession in time, in particular consecutively in time the respective amplitude (A1, A2, A3) associated with the respectively transmitted signal course (S1, S2, S3) of the signal E received from a coil of the receiving coil device and amplified with an amplifier being determined, wherein the distances between the coil and the transmitting antennas are determined from the amplitudes thus determined, and from this the relative position of the coil to the transmitting antennas, wherein the amplifier selectively amplifies a signal having the same frequency and phase of the transmitted waveforms (S1, S2, S3). Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Phasenlage mittels eines Kommunikationskanals oder Signalübertragungskanals übertragen wird, insbesondere deterministisch übertragen wird, insbesondere wobei der Kommunikationskanal eine mindestens zehnmal oder mindestens hundertmal höhere Frequenz und/oder Bandbreite aufweist als das von den Sendeantennen gesendete Signal, insbesondere wobei jeweils bei Erreichen eines vorgegebenen Phasenwertes des jeweiligen Signalverlaufs (S1, S2, S3) ein Synchronisationssignal, insbesondere Synchronisationspuls, gesendet wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the respective phase position is transmitted by means of a communication channel or signal transmission channel, in particular transmitted deterministically, in particular wherein the communication channel has at least ten times or at least a hundred times higher frequency and / or bandwidth than that of the transmitting antennas transmitted signal, in particular wherein in each case when a predetermined phase value of the respective Waveform (S1, S2, S3) a synchronization signal, in particular synchronization pulse, is sent. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeantennen auf einer Sendeeinheit angeordnet sind, also eine relativ zueinander feste Lage aufweisen, wobei die Empfangsspulenvorrichtung auf einer Empfangseinheit angeordnet ist, insbesondere wobei Empfangsspulenvorrichtung und/oder Sendeeinheit jeweils eine Kommunikationseinheit aufweisen, wobei zwischen den Kommunikationseinheiten Signale, insbesondere ein die Synchronisationsinformation übermittelndes Signal, wie Synchronisationssignal, übertragbar sind. insbesondere wobei Empfangsspulenvorrichtung und/oder Sendeeinheit bewegbar angeordnet sind, insbesondere in einer Verfahrebene verfahrbar.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the transmitting antennas are arranged on a transmitting unit, ie have a relatively fixed position, wherein the receiving coil device is arranged on a receiving unit, in particular wherein receiving coil device and / or transmitting unit each having a communication unit, wherein between the communication units signals, in particular a synchronization information transmitting the signal, such as synchronization signal, are transferable. in particular wherein receiving coil device and / or transmitting unit are arranged to be movable, in particular movable in a traversing plane. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärker ein LockIn-Verstärker ist.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the amplifier is a LockIn amplifier. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Abstand aus der jeweils bestimmten Amplitude gemäß einer Kennlinie oder Umkehrfunktion bestimmt wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the respective distance is determined from the particular determined amplitude according to a characteristic curve or inverse function. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Übermittlung der Phasenlage eine Verzögerungszeit berücksichtigt wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a delay time is taken into account in the transmission of the phase position. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kommunikationskanal eine Funkübertragung, eine Infrarotübertragung oder eine Ultraschallübertragung ist.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the communication channel is a radio transmission, an infrared transmission or an ultrasonic transmission. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage in Koordinaten eines auf die Sendeantennen bezogenen Koordinatensystems angegeben wird, insbesondere wobei die Lage in der von den Positionen der Sendeantennen aufgespannten Ebene bestimmt wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the position is given in coordinates of a coordinate system related to the transmitting antennas, in particular wherein the position is determined in the plane spanned by the positions of the transmitting antennas. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über einen Datenübertragungskanal, insbesondere Kommunikationskanal, ein Synchronisationssignal gesendet wird, so dass die Phasenlage des von den Sendeantennen gesendeten Signals vom Verstärker bei der selektiven Verstärkung berücksichtigbar ist. insbesondere wobei der Datenübertragungskanal mindestens zehnmal höhere Frequenzen aufweist als das von der Sendeantenne gesendete Signal, insbesondere wobei der Datenübertragungskanal UHF Frequenzen aufweist und das von der Sendeantenne gesendete Signal ein niederfrequentes oder mittelfrequentes Signal ist.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a synchronization signal is transmitted via a data transmission channel, in particular communication channel, so that the phase position of the signal transmitted by the transmission antenna from the amplifier in the selective amplification is taken into account. in particular wherein the data transmission channel has at least ten times higher frequencies than the signal transmitted by the transmission antenna, in particular wherein the data transmission channel UHF has frequencies and the signal transmitted by the transmission antenna is a low-frequency or medium-frequency signal. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Position der Empfangsspulenvorrichtung der Schwerpunkt der Spule gewählt ist.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that as the position of the receiving coil device, the center of gravity of the coil is selected. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen Sendeantenne und Empfangsspulenvorrichtung bestimmt wird, indem die Wurzel aus der Summe der Quadrate der bestimmten Amplituden der Spulen bestimmt wird, wobei aus dem so bestimmten Wurzelwert der Abstand mittels einer Kennlinie oder mittels einer Umkehrfunktion bestimmt wird, und/oder dass die bestimmten Positionsdaten über den Datenübertragungskanal übertragen wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the distance between the transmitting antenna and the receiving coil device is determined by determining the root from the sum of the squares of the determined amplitudes of the coils, the distance being determined from the thus determined root value by means of a characteristic curve or by means of an inverse function is determined, and / or that the determined position data is transmitted via the data transmission channel. System zur Durchführung eines Verfahrens nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sendeeinheit die Sendeantennen aufweist und eine Empfangseinheit die Empfangsspulenvorrichtung, wobei die Sendeeinheit eine Kommunikationseinheit aufweist, die mittels des Datenübertragungskanals verbunden ist mit einer Kommunikationseinheit der Empfangseinheit, insbesondere wobei der Datenübertragungskanal ein Funkkanal, ein Infrarotübertragungskanal, ein Ultraschallkanal oder der Kanal modulierte elektromagnetische Wellen, wie Lichtwellen verwendetSystem for carrying out a method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a transmitting unit has the transmitting antenna and a receiving unit, the receiving coil device, wherein the transmitting unit comprises a communication unit which is connected by means of the data transmission channel with a communication unit of the receiving unit, in particular wherein the data transmission channel a radio channel, an infrared transmission channel, an ultrasonic channel or the channel modulated electromagnetic waves, such as light waves used System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit und/oder die Empfangseinheit entlang einer Verfahrebene verfahrbar sind.System according to at least one of the preceding claims, characterized in that the transmitting unit and / or the receiving unit are movable along a traversing plane. System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeantenne in der Normalenrichtung zu der die Positionen der Sendeantennen enthaltenden Ebene mindestens doppelt oder zehnmal so lang ist wie der Abstand zwischen Sendeantenne und Empfangsspulenvorrichtung.System according to at least one of the preceding claims, characterized in that the transmitting antenna in the normal direction to the plane containing the positions of the transmitting antennas at least twice or ten times as long as the distance between the transmitting antenna and receiving coil device. System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinheit einen LockIn-Verstärker aufweist, der mit der Spule verbunden ist, insbesondere zur Bestimmung der Amplitude des empfangenen, von den Sendeantenne nacheinander gesendeten Signalverlaufs, wobei dem LockIn-Verstärker der Frequenzwert des von den jeweiligen Sendeantennen gesendeten Signalverlaufs übermittelt wird und auch die Phasenlage der gesendeten Signalverläufe mittels des Synchronisationssignals.System according to at least one of the preceding claims, characterized in that the receiving unit has a lock-in amplifier which is connected to the coil, in particular for determining the amplitude of the received signal sequence transmitted successively by the transmitting antenna, whereby the frequency value of the signal profile transmitted by the respective transmitting antenna is transmitted to the LockIn amplifier and also the phase position of the transmitted signal waveforms by means of the synchronization signal.
DE102013018269.7A 2013-10-31 2013-10-31 Method for determining a relative position between transmitting antennas and a receiving coil device and system for carrying out a method Active DE102013018269B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013018269.7A DE102013018269B4 (en) 2013-10-31 2013-10-31 Method for determining a relative position between transmitting antennas and a receiving coil device and system for carrying out a method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013018269.7A DE102013018269B4 (en) 2013-10-31 2013-10-31 Method for determining a relative position between transmitting antennas and a receiving coil device and system for carrying out a method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102013018269A1 true DE102013018269A1 (en) 2015-05-21
DE102013018269B4 DE102013018269B4 (en) 2015-11-26

Family

ID=53183986

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102013018269.7A Active DE102013018269B4 (en) 2013-10-31 2013-10-31 Method for determining a relative position between transmitting antennas and a receiving coil device and system for carrying out a method

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102013018269B4 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0038151A1 (en) * 1980-04-04 1981-10-21 McDONNELL DOUGLAS CORPORATION Remote object position and orientation locator
DE4291398T1 (en) * 1991-05-06 1994-04-28 Peter John Elliott Airborne, transient electromagnetic method with earth loops
DE4407785A1 (en) * 1994-03-09 1995-09-14 Philips Patentverwaltung Arrangement for determining the spatial position of a scanning element displaceable relative to a reference element

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0038151A1 (en) * 1980-04-04 1981-10-21 McDONNELL DOUGLAS CORPORATION Remote object position and orientation locator
DE4291398T1 (en) * 1991-05-06 1994-04-28 Peter John Elliott Airborne, transient electromagnetic method with earth loops
DE4407785A1 (en) * 1994-03-09 1995-09-14 Philips Patentverwaltung Arrangement for determining the spatial position of a scanning element displaceable relative to a reference element

Also Published As

Publication number Publication date
DE102013018269B4 (en) 2015-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2928044B1 (en) System for the contactless transmission of energy from a primary winding to a vehicle comprising a secondary winding that can be inductively coupled to the primary winding, method for positioning a vehicle, method for determining a direction and position control device
DE2419542C3 (en) Method and device for locating a vehicle
EP3350015B1 (en) Method for ascertaining positional data describing a position of a motor vehicle relative to a stationary charging device as a destination, and arrangement consisting of a motor vehicle and a stationary charging device as a destination
DE102014219842A1 (en) Method for determining an arrangement of an electric vehicle and arrangement determination unit
DE102007061912A1 (en) Pulse radar, particularly vehicle mounted radar and radar for supporting landing in airplanes, has transmit antenna for transmitting send signal and receiving antenna for receiving signals from target
DE102011083427A1 (en) System for determining the position of mutually movable objects
DE102012211809A1 (en) Method and arrangement for relative position detection of stations by means of radio location
DE102013002227B4 (en) Arrangement for signal transmission and installation with this arrangement
WO2018219618A1 (en) Method and apparatus for locating a vehicle for an inductive energy transmission
WO2019052687A1 (en) METHOD FOR RADIO MEASUREMENT APPLICATIONS
EP3046799A2 (en) Method and system for operating a vehicle, in particular a vehicle that can be moved along a ground
DE102013018269B4 (en) Method for determining a relative position between transmitting antennas and a receiving coil device and system for carrying out a method
EP3523671B1 (en) Method and device for position determination
WO2008071457A1 (en) Method and system for position determination
EP2159605A1 (en) Radar measuring method for locating a concealed object embedded in a medium
DE112018002740B4 (en) ULTRASOUND SENSOR AND OBJECT DETECTION SYSTEM
DE102015215403A1 (en) Communication when charging a battery of a motor vehicle with a charging station
DE102019105662A1 (en) Method for locating a vehicle on a roadway
DE102013018270B4 (en) Method for determining a relative position between a transmitting antenna and a receiving coil device and system for carrying out a method
EP4042178A1 (en) Devices and method for 3d positioning
WO2019206567A1 (en) Method for detecting a channel impulse response in a system, which is operated in particular for communication, transmission device and reception device
DE102010014108A1 (en) Method and system for locating a device emitting an electromagnetic signal
DE102011085769B4 (en) Method and system for position determination
DE102007008854A1 (en) Method for deception of navigation receivers, particularly satellite navigation receivers, involves controlling position recording device for receiving navigation signals of navigation system
DE19925760A1 (en) Method and device for determining the direction of incidence of electromagnetic waves

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final