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DE102020007803A1 - determining a position of a first radio relative to a second radio - Google Patents

determining a position of a first radio relative to a second radio Download PDF

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DE102020007803A1
DE102020007803A1 DE102020007803.6A DE102020007803A DE102020007803A1 DE 102020007803 A1 DE102020007803 A1 DE 102020007803A1 DE 102020007803 A DE102020007803 A DE 102020007803A DE 102020007803 A1 DE102020007803 A1 DE 102020007803A1
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DE
Germany
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radio
radio device
antenna
antennas
radio signal
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DE102020007803.6A
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Lars Franke
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Original Assignee
Joynext GmbH
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Publication date
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Position eines ersten Funkgeräts (101) mit einer Antenne (104) relativ zu einem zweiten Funkgerät (102) mit mehreren Antennen (105 bis 107). Das Verfahren umfasst folgende Verfahrensschritte: Aussenden eines ersten Funksignals (301) mit der Antenne (104) des ersten Funkgeräts (101), Empfangen des ersten Funksignals (301) mit jeder der Antennen (105 bis 107) des zweiten Funkgeräts (102), Aussenden jeweils eines zweiten Funksignals (401 bis 403) mit jeder der Antennen (105 bis 107) des zweiten Funkgeräts (102), Empfangen der zweiten Funksignale (401 bis 403) mit der Antenne (104) des ersten Funkgeräts (101), Ermitteln jeweils einer Laufzeit des ersten Funksignals (301) zu jeder der Antennen (105 bis 107) des zweiten Funkgeräts (102) und jedes der zweiten Funksignale (401 bis 403) zu der Antenne (104) des ersten Funkgeräts (101), und Bestimmen einer Position des ersten Funkgeräts (101) relativ zu dem zweiten Funkgerät (102) unter Berücksichtigung der Laufzeiten.The invention relates to a method for determining a position of a first radio device (101) with an antenna (104) relative to a second radio device (102) with a plurality of antennas (105 to 107). The method comprises the following method steps: transmission of a first radio signal (301) with the antenna (104) of the first radio device (101), reception of the first radio signal (301) with each of the antennas (105 to 107) of the second radio device (102), transmission in each case a second radio signal (401 to 403) with each of the antennas (105 to 107) of the second radio device (102), receiving the second radio signals (401 to 403) with the antenna (104) of the first radio device (101), determining one in each case Travel time of the first radio signal (301) to each of the antennas (105 to 107) of the second radio device (102) and each of the second radio signals (401 to 403) to the antenna (104) of the first radio device (101), and determining a position of the first radio (101) relative to the second radio (102) taking into account the terms.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Position eines ersten Funkgeräts relativ zu einem zweiten Funkgerät und eine Funkgeräteanordnung zum Bestimmen einer Position eines ersten Objekts relativ zu einem zweiten Objekt.The invention relates to a method for determining a position of a first radio device relative to a second radio device and a radio device arrangement for determining a position of a first object relative to a second object.

Um die Position eines Objekts zu bestimmen, werden beispielsweise Laufzeiten elektromagnetischer Wellen erfasst und ausgewertet, die von Sendestationen ausgesendet und am Ort des Objekts empfangen werden. Dabei werden durch Multiplikation der Laufzeiten mit der Lichtgeschwindigkeit Abstände zwischen den Sendestationen und dem Objekt ermittelt. Aus den bekannten Positionen der Sendestationen und deren Abständen zu dem Objekt wird dann die Position des Objektes ermittelt.In order to determine the position of an object, the propagation times of electromagnetic waves, for example, are recorded and evaluated, which are transmitted by transmitting stations and received at the object's location. The distances between the transmitting stations and the object are determined by multiplying the propagation times by the speed of light. The position of the object is then determined from the known positions of the transmitting stations and their distances from the object.

Für eine derartige Positionsbestimmung werden mehrere Sendestationen benötigt. Ferner müssen die Positionen der Sendestationen zu den Zeitpunkten des Aussendens der elektromagnetischen Wellen bekannt oder bestimmbar sein. Zudem müssen die erwähnten Zeitpunkte hinreichend genau bestimmbar sein. Als Sendestationen können unter anderem Navigationssatelliten eines globalen Navigationssatellitensystems wie GPS, GLONASS, Beidou oder Galileo eingesetzt werden. Alternativ sind ortsfeste Sendestationen verwendbar. Die Positionsbestimmung erfordert in diesen Fällen jedoch immer, dass elektromagnetische Wellen von ausreichend vielen Sendestationen empfangen und ausgewertet werden können. Dies ist jedoch nicht an allen Orten möglich.Several transmitting stations are required for such a position determination. Furthermore, the positions of the transmitting stations at the times when the electromagnetic waves were transmitted must be known or determinable. In addition, the points in time mentioned must be able to be determined with sufficient accuracy. Among other things, navigation satellites of a global navigation satellite system such as GPS, GLONASS, Beidou or Galileo can be used as transmitting stations. Alternatively, stationary transmission stations can be used. In these cases, however, position determination always requires that electromagnetic waves can be received and evaluated by a sufficient number of transmitting stations. However, this is not possible in all places.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ortsbestimmung ohne Sendestationen mit bekannten oder bestimmbaren Positionen zu ermöglichen.The object of the invention is to enable location determination without transmitting stations with known or determinable positions.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Bestimmen einer Position eines ersten Funkgeräts mit einer Antenne relativ zu einem zweiten Funkgerät mit mehreren Antennen gelöst, das folgende Verfahrensschritte aufweist:

  • - Aussenden eines ersten Funksignals mit der Antenne des ersten Funkgeräts,
  • - Empfangen des ersten Funksignals mit jeder der Antennen des zweiten Funkgeräts,
  • - Aussenden jeweils eines zweiten Funksignals mit jeder der Antennen des zweiten Funkgeräts,
  • - Empfangen der zweiten Funksignale mit der Antenne des ersten Funkgeräts,
  • - Ermitteln jeweils einer Laufzeit des ersten Funksignals zu jeder der Antennen des zweiten Funkgeräts und jedes der zweiten Funksignale zu der Antenne des ersten Funkgeräts, und
  • - Bestimmen einer Position des ersten Funkgeräts relativ zu dem zweiten Funkgerät unter Berücksichtigung der Laufzeiten.
The object is achieved according to the invention with a method for determining a position of a first radio device with one antenna relative to a second radio device with multiple antennas, which has the following method steps:
  • - sending out a first radio signal with the antenna of the first radio device,
  • - receiving the first radio signal with each of the antennas of the second radio device,
  • - sending out a second radio signal with each of the antennas of the second radio device,
  • - receiving the second radio signals with the antenna of the first radio device,
  • - Determining a transit time of the first radio signal to each of the antennas of the second radio device and each of the second radio signals to the antenna of the first radio device, and
  • - Determining a position of the first radio device relative to the second radio device, taking into account the propagation times.

Unter einem Funkgerät wird ein Gerät verstanden, das Funksignale senden und empfangen kann. Insbesondere werden Mobilitelefone den Funkgeräten zugerechnet. Das erfindungsgemäße Verfahren beruht darauf, dass ein Funkgerät mehrere Antennen aufweist. Das Funkgerät kann ferner mehrere Sendekanäle und/oder Empfangskanäle verwenden.A radio is a device that can send and receive radio signals. In particular, mobile phones are classified as radio devices. The method according to the invention is based on the fact that a radio device has a number of antennas. The radio can also use multiple transmit channels and/or receive channels.

Die Verwendung mehrerer Antennen an einem Funkgerät hat beim Empfangen eines Funksignals den Vorteil, dass mehr Energie aus den elektromagnetischen Wellen des Funksignals entnommen werden kann als mit einer einzelnen Antenne, so dass das Funksignal besser empfangbar ist.When receiving a radio signal, the use of multiple antennas on a radio device has the advantage that more energy can be extracted from the electromagnetic waves of the radio signal than with a single antenna, so that the radio signal can be received better.

Außerdem können mit mehreren Antennen durch Mehrwegeausbreitung der Funksignale verursachte Probleme reduziert werden. Diese Probleme können entstehen, wenn ein Funksignal über verschiedene Wege, beispielsweise durch Reflexionen an anderen Objekten, bei einem Empfänger eintrifft, so dass die am Ort des Empfängers eintreffende elektromagnetische Welle durch destruktive Interferenz geschwächt oder ausgelöscht wird.In addition, problems caused by multipath propagation of the radio signals can be reduced with multiple antennas. These problems can arise when a radio signal arrives at a receiver via different paths, for example reflections from other objects, so that the electromagnetic wave arriving at the receiver location is weakened or canceled out by destructive interference.

Bei Verwendung mehrerer Antennen ist eine gleichzeitige wesentliche Signalschwächung eines Funksignals durch Mehrwegeausbreitung an den Orten aller Antennen sehr unwahrscheinlich und daher viel seltener als eine wesentliche Signalschwächung durch Mehrwegeausbreitung am Ort nur einer Antenne.If several antennas are used, a simultaneous significant signal weakening of a radio signal due to multipath propagation at the locations of all antennas is very unlikely and therefore much rarer than a significant signal weakening due to multipath propagation at the location of just one antenna.

Außerdem hat die Verwendung mehrerer Antennen in einem Funkgerät den Vorteil, dass mit den Antennen gleichzeitig mehrere Funksignale gesendet werden können, womit eine die Bandbreite einer Datenübertragung erhöht werden kann.In addition, the use of multiple antennas in a radio device has the advantage that multiple radio signals can be sent simultaneously with the antennas, which means that the bandwidth of a data transmission can be increased.

Die Kommunikation von zwei Funkgeräten, von denen wenigstens eines mehrere Antennen aufweist, wird bei einer Antenne auf der Senderseite und mehreren Antennen auf der Empfängerseite als MISO (Abkürzung für Multiple Input, Single Output), bei mehreren Antennen auf der Senderseite und einer Antenne auf der Empfängerseite als SIMO (Abkürzung für Single Input, Multiple Output) und bei mehreren Antennen sowohl auf der Senderseite als auch auf der Empfängerseite als MIMO (Abkürzung für Multiple Input, Multiple Output) bezeichnet.Communication between two radios, at least one of which has multiple antennas, is called MISO (abbreviation for Multiple Input, Single Output) when there is one antenna on the transmitter side and multiple antennas on the receiver side, multiple antennas on the transmitter side and one antenna on the receiver side The receiver side is called SIMO (abbreviation for Single Input, Multiple Output) and when there are multiple antennas on both the transmitter side and the receiver side, it is called MIMO (abbreviation for Multiple Input, Multiple Output).

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Laufzeiten von Funksignalen zwischen einer Antenne eines ersten Funkgeräts und jeder von mehreren Antennen eines zweiten Funkgeräts ermittelt und zum Bestimmen einer Position des ersten Funkgeräts relativ zu einem zweiten Funkgerät verwendet.In the method according to the invention, propagation times of radio signals between an antenna of a first radio device and each of a plurality of antennas of a second radio device are determined and used to determine a position of the first radio relative to a second radio.

Die Antennen des zweiten Funkgeräts übernehmen dabei die Funktion der Sendestationen herkömmlicher Positionsbestimmungen, die auf Laufzeiten von Funksignalen basieren. Die Erfindung ermöglicht somit eine Bestimmung der Positionen der beiden Funkgeräte relativ zueinander, ohne Sendestationen mit bekannten oder bestimmbaren. Positionen zu benötigen. Dass setzt voraus, dass ausreichend viele Laufzeiten zwischen der Antenne des ersten Funkgeräts und den Antennen des zweiten Funkgeräts ermittelt werden.The antennas of the second radio device assume the function of the transmitting stations for conventional position determinations that are based on the propagation times of radio signals. The invention thus enables the positions of the two radio devices to be determined relative to one another, without transmitting stations with known or determinable ones. needing positions. This presupposes that a sufficient number of propagation times between the antenna of the first radio device and the antennas of the second radio device are determined.

Das Verfahren kann insbesondere mit zwei herkömmlichen Mobiltelefonen ausgeführt werden, sofern eines der Mobiltelefone eine ausreichende Anzahl von Antennen aufweist. Selbstverständlich ist das Verfahren nicht auf den Fall beschränkt, dass das erste Funkgerät nur eine Antenne aufweist, sondern kann auch angewendet werden, wenn das erste Funkgerät ebenfalls mehrere Antennen aufweist.In particular, the method can be carried out with two conventional mobile phones, provided that one of the mobile phones has a sufficient number of antennas. Of course, the method is not limited to the case where the first radio device has only one antenna, but can also be used if the first radio device also has multiple antennas.

Das Verfahren ermöglicht insbesondere die Bestimmung der relativen Positionen zweier beliebiger Verkehrsteilnehmer, wenn diese über die Funkgeräte verfügen. Daneben ermöglicht das Verfahren die Bestimmung einer absoluten Position eines der Funkgeräte, wenn die absolute Position des anderen Funkgeräts bekannt ist.In particular, the method enables the relative positions of any two road users to be determined if they have the radio devices at their disposal. In addition, the method enables an absolute position of one of the radio devices to be determined if the absolute position of the other radio device is known.

Zu bemerken ist, dass das Aussenden des zweiten Funksignals mit jeder der Antennen des zweiten Funkgeräts vom Empfangen des ersten Funksignals mit jeder der Antennen des zweiten Funkgeräts bewirkt werden kann.It is noted that transmitting the second radio signal with each of the antennas of the second radio can be effected by receiving the first radio signal with each of the antennas of the second radio.

Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das zweite Funkgerät drei Antennen oder eine größere Anzahl von Antennen auf, beispielweise vier, fünf oder sechs Antennen.In one embodiment of the method according to the invention, the second radio device has three antennas or a larger number of antennas, for example four, five or six antennas.

Damit wird berücksichtigt, dass die Position der Antenne des ersten Funkgeräts relativ zu den Antennen des zweiten Funkgeräts mathematisch als Schnittpunkt der Kugelflächen gedachter Kugeln ermittelt werden kann, deren Kugelmittelpunkte jeweils durch die Position einer der Antennen des zweiten Funkgeräts und deren Radien jeweils durch den Abstand der jeweiligen Antenne von der Antenne des ersten Funkgeräts definiert werden.This takes into account that the position of the antenna of the first radio device relative to the antennae of the second radio device can be determined mathematically as the intersection of the spherical surfaces of imaginary spheres, the center points of which are determined by the position of one of the antennas of the second radio device and their radii by the distance between the respective antenna are defined by the antenna of the first radio device.

Da die Schnittpunkte zwei derartiger Kugelflächen im Allgemeinen einen Kreis bilden, reichen zwei Antennen des zweiten Funkgeräts nicht aus, um die Position der Antenne des ersten Funkgeräts relativ zu den Antennen des zweiten Funkgeräts zu bestimmen. Es wird also ein zweites Funkgerät mit wenigstens drei Antennen benötigt, um die Position der Antenne des ersten Funkgeräts relativ zu den Antennen des zweiten Funkgeräts zu bestimmen.Since the points of intersection of two such spheres generally form a circle, two antennas of the second radio device are not sufficient to determine the position of the antenna of the first radio device relative to the antennas of the second radio device. A second radio with at least three antennas is therefore required in order to determine the position of the antenna of the first radio relative to the antennas of the second radio.

Da drei Kugelflächen, die sich in einem Schnittpunkt schneiden, im Allgemeinen einen zweiten Schnittpunkt aufweisen, wird streng genommen sogar ein zweites Funkgerät mit vier Antennen benötigt, um die Position der Antenne des ersten Funkgeräts relativ zu den Antennen des zweiten Funkgeräts eindeutig zu bestimmen.Since three spheres that intersect at an intersection generally have a second intersection, strictly speaking even a second radio with four antennas is needed to unambiguously determine the position of the antenna of the first radio relative to the antennas of the second radio.

Allerdings kann auch ein zweites Funkgerät mit drei Antennen zur Positionsbestimmung ausreichen, beispielsweise, wenn einer der beiden Schnittpunkte der drei Kugelflächen um diese Antennen als Position der Antenne des ersten Funkgeräts ausgeschlossen werden kann, beispielsweise, weil eine Ebene bekannt ist, in der sich die Antenne des ersten Funkgeräts befindet.However, a second radio device with three antennas can also be sufficient for position determination, for example if one of the two intersection points of the three spherical surfaces around these antennas can be excluded as the position of the antenna of the first radio device, for example because a plane is known in which the antenna is located of the first radio.

Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Sendezeitpunkte des Aussendens des ersten Funksignals und der zweiten Funksignale und die Empfangszeitpunkte des Empfangens des ersten Funksignals und der zweiten Funksignale erfasst und die Laufzeiten der Funksignale werden jeweils durch Subtraktion des Sendezeitpunkts des jeweiligen Funksignals von dem Empfangszeitpunkt des jeweiligen Funksignals ermittelt.In a further embodiment of the method according to the invention, the transmission times of the transmission of the first radio signal and the second radio signals and the reception times of the reception of the first radio signal and the second radio signals are recorded and the propagation times of the radio signals are each determined by subtracting the transmission time of the respective radio signal from the reception time of the respective radio signal is determined.

Der Sendezeitpunkt des Aussendens eines Funksignals und der Empfangszeitpunkt des Empfangens eines Funksignals können jeweils von demjenigen Funkgerät erfasst werden, das das Funksignal aussendet beziehungsweise empfängt.The transmission time of the transmission of a radio signal and the reception time of the reception of a radio signal can each be detected by that radio device which transmits or receives the radio signal.

Beispielsweise werden die Sendezeitpunkte und die Empfangszeitpunkte mit Präzisionsuhren erfasst, die miteinander synchronisiert sind. Dies garantiert, dass die Subtraktion des Sendezeitpunkts eines Funksignals von dem Empfangszeitpunkt des Funksignals die exakte Laufzeit des Funksignals ergibt.For example, the transmission times and the reception times are recorded with precision clocks that are synchronized with one another. This guarantees that the subtraction of the transmission time of a radio signal from the reception time of the radio signal results in the exact propagation time of the radio signal.

Die Sendezeitpunkte und die Empfangszeitpunkte können an eine Auswerteeinheit übermittelt werden, wobei die Position des ersten Funkgeräts relativ zu dem zweiten Funkgerät unter Verwendung der Auswerteeinheit ermittelt wird. Beispielsweise werden die von den Funkgeräten erfassten Sendezeitpunkte und Empfangszeitpunkte von den Funkgeräten mit Funksignalen an die Auswerteeinheit übermittelt.The transmission times and the reception times can be transmitted to an evaluation unit, with the position of the first radio device being determined relative to the second radio device using the evaluation unit. For example, the transmission times and reception times recorded by the radio devices are transmitted by the radio devices with radio signals to the evaluation unit.

Optional kann die Auswerteeinheit Bestandteil eines der Funkgeräte sein, dem die von dem anderen Funkgerät erfassten Sendezeitpunkte und Empfangszeitpunkte übermittelt werden, zum Beispiel per Funk.Optionally, the evaluation unit can be part of one of the radio devices to which the transmission times and reception times recorded by another radio device are transmitted, for example by radio.

Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird für jede der Antennen des zweiten Funkgeräts aus der Laufzeit des ersten Funksignals zu der jeweiligen Antenne und aus der Laufzeit des von der jeweiligen Antenne ausgesendeten zweiten Funksignals zu der Antenne des ersten Funkgeräts ein Abstand von der Antenne des ersten Funkgeräts bestimmt.In a further embodiment of the method according to the invention, for each of the antennas of the second radio device, a distance from the antenna of the first radio device is calculated from the propagation time of the first radio signal to the respective antenna and from the propagation time of the second radio signal transmitted by the respective antenna to the antenna of the first radio device radio device.

Insbesondere lässt sich der Abstand einer der Antennen des zweiten Funkgeräts von der Antenne des ersten Funkgeräts als der mit der Lichtgeschwindigkeit multiplizierte Mittelwert der Laufzeit des ersten Funksignals zu der jeweiligen Antenne des zweiten Funkgeräts und der Laufzeit des von der jeweiligen Antenne ausgesendeten zweiten Funksignals zu der Antenne des ersten Funkgeräts bestimmen.In particular, the distance between one of the antennas of the second radio device and the antenna of the first radio device can be calculated as the mean value of the propagation time of the first radio signal to the respective antenna of the second radio device and the propagation time of the second radio signal transmitted by the respective antenna to the antenna multiplied by the speed of light of the first radio.

Demnach ist vorgesehen, den Abstand jeder Antenne des zweiten Funkgeräts von der Antenne des ersten Funkgeräts aus zwei Laufzeiten zu bestimmen, nämlich aus der Laufzeit des ersten Funksignals zu der jeweiligen Antenne des zweiten Funkgeräts und der Laufzeit des von dieser Antenne ausgesendeten zweiten Funksignals zu der Antenne des ersten Funkgeräts. Dadurch können vorteilhaft Messfehler reduziert werden, die beispielsweise durch mangelnde Synchronisation von Präzisionsuhren verursacht werden können, mit denen die Sendezeitpunkte und die Empfangszeitpunkte der Funksignale erfasst werden.Accordingly, it is provided to determine the distance of each antenna of the second radio device from the antenna of the first radio device from two propagation times, namely from the propagation time of the first radio signal to the respective antenna of the second radio device and the propagation time of the second radio signal transmitted by this antenna to the antenna of the first radio. As a result, measurement errors can advantageously be reduced, which can be caused, for example, by a lack of synchronization of precision clocks with which the transmission times and the reception times of the radio signals are recorded.

Wenn nämlich ein Mittelwert der Laufzeit des ersten Funksignals zu einer Antenne des zweiten Funkgeräts und der Laufzeit des von dieser Antenne des zweiten Funkgeräts ausgesendeten zweiten Funksignals zu der Antenne des ersten Funkgeräts gebildet wird, fallen bei der Mittelwertbildung feste Zeitdifferenzen heraus, um die sich die Uhrstände der Präzisionsuhren voneinander unterscheiden, mit denen die Sendezeitpunkte und die Empfangszeitpunkte der beiden Funksignale auf Seiten der beiden Funkgeräte jeweils erfasst werden. Eine Synchronisation dieser Präzisionsuhren kann damit entfallen.If an average of the propagation time of the first radio signal to an antenna of the second radio device and the propagation time of the second radio signal transmitted by this antenna of the second radio device to the antenna of the first radio device is formed, fixed time differences by which the clock positions are different fall out during the averaging of the precision clocks, with which the transmission times and the reception times of the two radio signals on the part of the two radio devices are each recorded. A synchronization of these precision clocks can thus be omitted.

Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Richtung, in welcher das zweite Funkgerät bezüglich dem ersten Funkgerät angeordnet ist, unter Berücksichtigung eines Abstandes zwischen zwei der Antennen des zweiten Funkgeräts bestimmt.In a further embodiment of the method according to the invention, a direction in which the second radio device is arranged with respect to the first radio device is determined taking into account a distance between two of the antennas of the second radio device.

Optional lässt sich die Richtung unter Berücksichtigung mehrerer Abstände zwischen den Antennen des zweiten Funkgeräts bestimmen. Insbesondere kann die Richtung unter Berücksichtigung eines ersten Abstandes zwischen einer ersten Antenne und einer zweiten Antenne und eines zweiten Abstandes zwischen der zweiten Antenne und einer dritten Antenne des zweiten Funkgeräts bestimmt werden. In diesem Fall kann auch zusätzlich ein dritter Abstand zwischen der ersten Antenne und der dritten Antenne berücksichtigt werden. Die genannten Abstände, welche beim Bestimmen der Richtung Berücksichtigung finden können Abstand kann unter anderem aus den Konstruktionsunterlagen des zweiten Funkgeräts entnommen werden.Optionally, the direction can be determined taking into account several distances between the antennas of the second radio. In particular, the direction can be determined taking into account a first distance between a first antenna and a second antenna and a second distance between the second antenna and a third antenna of the second radio device. In this case, a third distance between the first antenna and the third antenna can also be taken into account. The specified distances, which can be taken into account when determining the direction, can be taken from the design documents of the second radio device, among other things.

Damit wird berücksichtigt, dass die Bestimmung der Richtung, in welcher das zweite Funkgerät bezüglich dem ersten Funkgerät angeordnet ist, die Kenntnis der Abstände der Antennen des zweiten Funkgeräts voneinander erfordert. Wie oben nämlich bereits ausgeführt wurde, lässt sich die Position der Antenne des ersten Funkgeräts relativ zu den Antennen des zweiten Funkgeräts mathematisch aus dem Schnittpunkt von Kugelflächen um die Antennen des zweiten Funkgeräts bestimmen, wozu insbesondere die Abstände der Antennen des zweiten Funkgeräts voneinander bekannt sein müssen.This takes into account that the determination of the direction in which the second radio device is arranged with respect to the first radio device requires knowledge of the distances between the antennas of the second radio device. As already explained above, the position of the antenna of the first radio device relative to the antennae of the second radio device can be determined mathematically from the intersection of spherical surfaces around the antennae of the second radio device, for which purpose the distances between the antennae of the second radio device must be known .

Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Position des ersten Funkgerätes relativ zu dem zweiten Funkgerät unter Berücksichtigung der Schnittpunkte von Kugelflächen von gedachten Kugeln ermittelt, deren Kugelmittelpunkte jeweils durch die Position einer der Antennen des zweiten Funkgeräts und deren Radien jeweils durch den Abstand der jeweiligen Antenne von der Antenne des ersten Funkgeräts definiert werden.In a further embodiment of the method according to the invention, the position of the first radio device relative to the second radio device is determined taking into account the intersections of spherical surfaces of imaginary spheres, the centers of which are determined by the position of one of the antennas of the second radio device and their radii by the distance between the respective Antenna are defined by the antenna of the first radio.

Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eines der Funksignale ein WLAN-Funksignal, ein Funksignal einer V2X-Kommunikation, ein Bluetooth-Funksignal oder ein Bluetooth-Low-Energy-Funksignal.In a further embodiment of the method according to the invention, one of the radio signals is a WLAN radio signal, a radio signal of a V2X communication, a Bluetooth radio signal or a Bluetooth low-energy radio signal.

WLAN (Abkürzung für Wireless Local Area Network; deutsch: drahtloses lokales Netzwerk), Bluetooth und Bluetooth-Low-Energy ermöglichen den Austausch von Funksignalen mit kurzer Reichweite und eignen sich daher für die Bestimmung der Position des ersten Funkgerätes relativ zu dem zweiten Funkgerät bei geringen Entfernungen der beiden Funkgeräte voneinander.WLAN (abbreviation for Wireless Local Area Network) Bluetooth and Bluetooth Low Energy enable the exchange of short-range radio signals and are therefore useful for determining the position of the first radio relative to the second radio at low speeds Distances between the two radios.

V2X-Kommunikation, auch Vehicle-to-Everything Communication, Car2X-Kommunikation oder Car-to-X Communication genannt, bezeichnet den Austausch von Informationen und Daten zwischen einem Fahrzeug und einem außerhalb des Fahrzeugs angeordneten Objekt. Handelt es sich bei dem Objekt um ein Fahrzeug, spricht man Car2Car-Kommunikation, Car-to-Car Communication, V2V-Kommunikation oder Vehicle-to-Vehicle Communication. V2X-Kommunikation nutzt in der Regel Funksignale, die in einem WLAN, einem WLAN mit DSRC (Abkürzung für Dedicated Short Range Communication) oder einem Mobilfunknetz ausgetauscht werden.V2X communication, also known as Vehicle-to-Everything Communication, Car2X communication or Car-to-X communication, describes the exchange of information and data between a vehicle and an object located outside the vehicle. If the object is a vehicle, it is called Car2Car Communication, car-to-car communication, V2V communication or vehicle-to-vehicle communication. V2X communication usually uses radio signals that are exchanged in a WLAN, a WLAN with DSRC (abbreviation for Dedicated Short Range Communication) or a cellular network.

Die oben genannte Aufgabe wird ferner mit einer Funkgeräteanordnung zum Bestimmen einer Position eines ersten Objekts relativ zu einem zweiten Objekt gemäß der Erfindung gelöst. Die Funkgeräteanordnung weist folgende Funktionseinheiten auf:

  • - ein an der Position des ersten Objekts angeordnetes erstes Funkgerät mit einer Antenne, das zum Aussenden eines ersten Funksignals und Empfangen zweiter Funksignale mit seiner Antenne eingerichtet ist,
  • - ein an der Position des zweiten Objekts angeordnetes zweites Funkgerät mit mehreren Antennen, das zum Empfangen des ersten Funksignals mit jeder seiner Antennen und Aussenden jeweils eines der zweiten Funksignale mit jeder seiner Antennen eingerichtet ist, und
  • - eine Auswerteeinheit, die zum Ermitteln jeweils einer Laufzeit des ersten Funksignals zu jeder der Antennen des zweiten Funkgeräts und jedes der zweiten Funksignale zu der Antenne des ersten Funkgeräts, und Bestimmen einer Position des ersten Funkgeräts relativ zu dem zweiten Funkgerät unter Berücksichtigung der Laufzeiten eingerichtet ist.
The above object is further achieved with a radio device arrangement for determining a position of a first object relative to a second object according to the invention. The radio arrangement has the following functional units:
  • - a first radio device arranged at the position of the first object and having an antenna, which is set up to emit a first radio signal and receive second radio signals with its antenna,
  • - a second radio device with a plurality of antennas arranged at the position of the second object, which is set up to receive the first radio signal with each of its antennas and to emit one of the second radio signals with each of its antennas, and
  • - an evaluation unit which is set up to determine a propagation time of the first radio signal to each of the antennas of the second radio device and each of the second radio signals to the antenna of the first radio device, and to determine a position of the first radio device relative to the second radio device, taking into account the propagation times .

Zu bemerken ist, dass die Funkgeräteanordnung so ausgebildet sein kann, dass das Aussenden jeweils eines zweiten Funksignals mit jeder der Antennen des zweiten Funkgeräts vom Empfangen des ersten Funksignals mit jeder der Antennen des zweiten Funkgeräts bewirkt wird.It should be noted that the radio arrangement can be arranged such that the transmission of a second radio signal with each of the antennas of the second radio is effected by the reception of the first radio signal with each of the antennas of the second radio.

Eines der Objekte kann ein Fahrzeug sein, zum Beispiel ein Straßenfahrzeug, ein Wasserfahrzeug oder ein Luftfahrzeug. Ferner kann eines der Objekte eine Person, ein Tier oder ein bewegbarer Roboter sein. Weiterhin kann es sich bei einem der Objekte oder bei beiden der Objekte jeweils um einen Verkehrsteilnehmer handeln.One of the objects can be a vehicle, for example a road vehicle, a watercraft or an aircraft. Furthermore, one of the objects can be a person, an animal or a movable robot. Furthermore, one of the objects or both of the objects can each be a road user.

Die Funkgeräteanordnung ermöglicht die Bestimmung einer Position des ersten Objekts relativ zu dem zweiten Objekt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren. Daher ergeben sich die Vorteile der Funkgeräteanordnung aus den oben genannten Vorteilen des Verfahrens.The radio device arrangement enables a position of the first object to be determined relative to the second object using the method according to the invention. Therefore, the advantages of the radio arrangement result from the advantages of the method mentioned above.

Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

  • 1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Funkgeräteanordnung,
  • 2 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 3 einen ersten Kommunikationsvorgang von zwei Funkgeräten,
  • 4 einen zweiten Kommunikationsvorgang der beiden Funkgeräte,
  • 5 eine geometrische Veranschaulichung der Bestimmung der Position eines ersten Funkgeräts relativ zu einem zweiten Funkgerät.
Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings. show:
  • 1 a block diagram of an embodiment of the radio device arrangement according to the invention,
  • 2 a flowchart of an embodiment of the method according to the invention,
  • 3 a first communication event of two radio devices,
  • 4 a second communication process of the two radios,
  • 5 Figure 12 is a geometric illustration of determining the position of a first radio relative to a second radio.

1 (1) zeigt ein Blockdiagramm einer Funkgeräteanordnung 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Funkgeräteanordnung 100 weist ein erstes Funkgerät 101, ein zweites Funkgerät 102 und eine Auswerteeinheit 103 auf. 1 ( 1 ) shows a block diagram of a radio arrangement 100 according to an embodiment of the invention. The radio device arrangement 100 has a first radio device 101 , a second radio device 102 and an evaluation unit 103 .

Das erste Funkgerät 101 ist an der Position eines ersten Objekts angeordnet, verfügt über eine Antenne 104 und ist zum Aussenden eines ersten Funksignals und Empfangen zweiter Funksignale mit seiner Antenne 104 eingerichtet.The first radio device 101 is arranged at the position of a first object, has an antenna 104 and is set up with its antenna 104 to emit a first radio signal and receive second radio signals.

Das zweite Funkgerät 102 ist an der Position eines zweiten Objekts angeordnet, weist drei Antennen 105 bis 107 auf und ist zum Empfangen des ersten Funksignals mit jeder seiner Antennen und Aussenden jeweils eines der zweiten Funksignale mit jeder seiner Antennen 105 bis 107 eingerichtet.The second radio device 102 is arranged at the position of a second object, has three antennas 105 to 107 and is set up to receive the first radio signal with each of its antennas and emit one of the second radio signals with each of its antennas 105 to 107.

Die Auswerteeinheit 103 ist zum Ermitteln jeweils einer Laufzeit des ersten Funksignals zu jeder der Antennen 105 bis 107 des zweiten Funkgeräts 102 und jedes der zweiten Funksignale zu der Antenne 104 des ersten Funkgeräts 101, und Bestimmen einer Position des ersten Funkgeräts 101 relativ zu dem zweiten Funkgerät 102 unter Berücksichtigung der Laufzeiten eingerichtet.Evaluation unit 103 is for determining a propagation time of the first radio signal to each of the antennas 105 to 107 of the second radio device 102 and each of the second radio signals to the antenna 104 of the first radio device 101, and determining a position of the first radio device 101 relative to the second radio device 102 set up taking the transit times into account.

Eines der Funkgeräte 101, 102 kann ein Mobiltelefon oder ein Funkgerät einer V2X-Kommunikation sein. Ferner kann eines der Funksignale ein WLAN-Funksignal, ein Funksignal einer V2X-Kommunikation, ein Bluetooth-Funksignal oder ein Bluetooth-Low-Energy-Funksignal sein.One of the radio devices 101, 102 can be a mobile phone or a radio device of a V2X communication. Furthermore, one of the radio signals may be a WLAN radio signal, a V2X communication radio signal, a Bluetooth radio signal or a Bluetooth low energy radio signal.

Jedes Funkgerät 101, 102 ist eingerichtet, einen Sendezeitpunkt eines von ihm ausgesendeten Funksignals und einen Empfangszeitpunkt eines von ihm empfangenen Funksignals zu erfassen und an die Auswerteeinheit 103 zu übermitteln. Der Sendezeitpunkteund der Empfangszeitpunkt können jeweils mit einer Präzisionsuhr erfasst werden. Hierfür können beide Funkgeräte 101, 102 jeweils mit einer Präzisionsuhr ausgestattet sein, wobei die beiden Präzisionsuhren miteinander synchronisiert sind.Each radio device 101, 102 is set up to record a transmission time of a radio signal it has transmitted and a reception time of a radio signal it has received and to transmit this to the evaluation unit 103. The time of transmission and the time of reception can each be recorded with a precision clock. For this purpose, both radios 101, 102 can each be equipped with a precision clock the precision clocks are synchronized with each other.

Die Auswerteeinheit 103 kann dafür vorgesehen sein, die Laufzeiten der Funksignale jeweils durch Subtraktion des Sendezeitpunkts des jeweiligen Funksignals von dem Empfangszeitpunkt des jeweiligen Funksignals zu ermittelt.The evaluation unit 103 can be provided for determining the propagation times of the radio signals by subtracting the transmission time of the respective radio signal from the reception time of the respective radio signal.

Ferner kann die Auswerteeinheit 103 in der Lage sein, für jede der Antennen 105 bis 107 des zweiten Funkgeräts 102 aus der Laufzeit des ersten Funksignals zu der jeweiligen Antenne 105 bis 107 und aus der Laufzeit des von der jeweiligen Antenne 105 bis 107 ausgesendeten zweiten Funksignals zu der Antenne 104 des ersten Funkgeräts 101 einen Abstand von der Antenne 104 des ersten Funkgeräts 101 zu bestimmen.Furthermore, evaluation unit 103 may be able to determine, for each of antennas 105 to 107 of second radio device 102, the propagation time of the first radio signal to the respective antenna 105 to 107 and the propagation time of the second radio signal transmitted by the respective antenna 105 to 107 of the antenna 104 of the first radio device 101 to determine a distance from the antenna 104 of the first radio device 101 .

Insbesondere kann die Auswerteeinheit 103 dafür ausgebildet sein, den Abstand einer der Antennen 105 bis 107 des zweiten Funkgeräts 102 von der Antenne 104 des ersten Funkgeräts 101 als den mit der Lichtgeschwindigkeit multiplizierten Mittelwert der Laufzeit des ersten Funksignals zu der jeweiligen Antenne 105 bis 107 des zweiten Funkgeräts 102 und der Laufzeit des von der jeweiligen Antenne 105 bis 107 ausgesendeten zweiten Funksignals zu der Antenne 104 des ersten Funkgeräts 101 zu bestimmen.In particular, the evaluation unit 103 can be designed to measure the distance between one of the antennas 105 to 107 of the second radio device 102 and the antenna 104 of the first radio device 101 as the mean value of the transit time of the first radio signal to the respective antenna 105 to 107 of the second radio signal multiplied by the speed of light To determine radio device 102 and the propagation time of the transmitted from the respective antenna 105 to 107 second radio signal to the antenna 104 of the first radio device 101.

Beispielsweise ist die Auswerteeinheit 103 eingerichtet, die Position des ersten Funkgeräts 101 relativ zu dem zweiten Funkgerät 102 unter Berücksichtigung der Schnittpunkte von Kugelflächen gedachter Kugeln zu ermitteln, deren Kugelmittelpunkte jeweils durch die Position einer der Antennen 105 bis 107 des zweiten Funkgeräts 102 und deren Radien jeweils durch den Abstand der jeweiligen Antenne 105 bis 107 von der Antenne 104 des ersten Funkgeräts 101 definiert werden.For example, evaluation unit 103 is set up to determine the position of first radio device 101 relative to second radio device 102, taking into account the intersections of spherical surfaces of imaginary spheres, the center points of which are determined by the position of one of antennas 105 to 107 of second radio device 102 and their respective radii be defined by the distance of the respective antenna 105 to 107 from the antenna 104 of the first radio device 101.

Ferner kann die Auswerteeinheit 103 eingerichtet sein, eine Richtung, in welcher das zweite Funkgerät 102 bezüglich dem ersten Funkgerät 101 angeordnet ist, unter Berücksichtigung eines Abstandes zwischen zwei oder drei der Antennen 105 bis 107 des zweiten Funkgeräts 102 zu bestimmen.Furthermore, the evaluation unit 103 can be set up to determine a direction in which the second radio device 102 is arranged with respect to the first radio device 101, taking into account a distance between two or three of the antennas 105 to 107 of the second radio device 102.

Optional lässt sich die Richtung unter Berücksichtigung mehrerer Abstände zwischen den Antennen 105 bis 107 des zweiten Funkgeräts 102 bestimmen. Insbesondere kann die Richtung unter Berücksichtigung eines ersten Abstandes zwischen der Antenne 105 und der Antenne 106 und eines zweiten Abstandes zwischen der Antenne 106 und der Antenne 107 des zweiten Funkgeräts bestimmt werden. In diesem Fall kann auch zusätzlich ein dritter Abstand zwischen der Antenne 105 und der Antenne 107 berücksichtigt werden.Optionally, the direction can be determined taking into account multiple distances between the antennas 105 to 107 of the second radio device 102 . In particular, the direction may be determined considering a first distance between the antenna 105 and the antenna 106 and a second distance between the antenna 106 and the antenna 107 of the second radio device. In this case, a third distance between the antenna 105 and the antenna 107 can also be taken into account.

2 (2) zeigt ein Ablaufdiagramm 200 eines Verfahrens mit Verfahrensschritten 201 bis 206 zum Bestimmen einer Position des ersten Funkgeräts 101 mit der Antenne 104 relativ zu dem zweiten Funkgerät 102 mit den Antennen 105 bis 107. Die Funkgeräte 101, 102 bilden zusammen mit einer Auswerteeinheit 103 die Funkgeräteanordnung 100. 2 ( 2 ) shows a flowchart 200 of a method with method steps 201 to 206 for determining a position of the first radio device 101 with the antenna 104 relative to the second radio device 102 with the antennas 105 to 107. The radio devices 101, 102 together with an evaluation unit 103 form the radio device arrangement 100

Nachfolgend wird außerdem auf die 3 bis 5 Bezug genommen.The following is also referred to 3 until 5 referenced.

Bei dem ersten Verfahrensschritt 201 wird mit der Antenne 104 des ersten Funkgeräts 101 ein erstes Funksignal 301 ausgesendet, beispielsweise ein WLAN-Funksignal, ein Funksignal einer V2X-Kommunikation, ein Bluetooth-Funksignal oder ein Bluetooth-Low-Energy-Funksignal. Ferner wird ein zugehöriger Sendezeitpunkt mit einer Präzisionsuhr des ersten Funkgeräts 101 erfasst.In the first method step 201, a first radio signal 301 is transmitted with the antenna 104 of the first radio device 101, for example a WLAN radio signal, a radio signal of a V2X communication, a Bluetooth radio signal or a Bluetooth low-energy radio signal. Furthermore, an associated time of transmission is recorded with a precision clock of the first radio device 101 .

Bei dem zweiten Verfahrensschritt 202 wird das erste Funksignal 301 mit jeder der Antennen 105 bis 107 des zweiten Funkgeräts 102 empfangen. Ferner werden die zugehörigen Empfangszeitpunkte mit einer Präzisionsuhr des zweiten Funkgeräts 102 erfasst.In the second method step 202, the first radio signal 301 is received with each of the antennas 105 to 107 of the second radio device 102. Furthermore, the associated reception times are recorded with a precision clock of the second radio device 102 .

3 (3) zeigt einen ersten Kommunikationsvorgang 300 der beiden Funkgeräte 101, 102, bei dem das erste Funksignal 301 mit der Antenne 104 des ersten Funkgeräts 101 ausgesendet wird und mit jeder der Antennen 105 bis 107 des zweiten Funkgeräts 102 empfangen wird. 3 ( 3 ) shows a first communication process 300 of the two radio devices 101, 102, in which the first radio signal 301 is transmitted with the antenna 104 of the first radio device 101 and is received with each of the antennas 105 to 107 of the second radio device 102.

Bei dem dritten Verfahrensschritt 203 wird mit jeder der Antennen 105 bis 107 des zweiten Funkgeräts 102 ein zweites Funksignal 401 bis 403 ausgesendet, beispielsweise jeweils ein WLAN-Funksignal, ein Funksignal einer V2X-Kommunikation, ein Bluetooth-Funksignal oder ein Bluetooth-Low-Energy-Funksignal. Ferner werden die Sendezeitpunkte des Aussendens der zweiten Funksignale 401 bis 403 mit der Präzisionsuhr des zweiten Funkgeräts 102 erfasst.In the third method step 203, a second radio signal 401 to 403 is transmitted with each of the antennas 105 to 107 of the second radio device 102, for example a WLAN radio signal, a radio signal of a V2X communication, a Bluetooth radio signal or a Bluetooth low energy -radio signal. Furthermore, the transmission times of the transmission of the second radio signals 401 to 403 are recorded with the precision clock of the second radio device 102 .

Bei dem vierten Verfahrensschritt 204 werden die zweiten Funksignale 401 bis 403 mit der Antenne 104 des ersten Funkgeräts 101 empfangen. Ferner werden die zugehörigen Empfangszeitpunkte mit der Präzisionsuhr des ersten Funkgeräts 101 erfasst.In the fourth method step 204 the second radio signals 401 to 403 are received with the antenna 104 of the first radio device 101 . Furthermore, the associated reception times are recorded with the precision clock of the first radio device 101 .

4 (4) zeigt einen zweiten Kommunikationsvorgang 400 der beiden Funkgeräte 101, 102, bei dem mit jeder der Antennen 105 bis 107 des zweiten Funkgeräts 102 ein zweites Funksignal 401 bis 403 ausgesendet wird und die zweiten Funksignale 401 bis 403 mit der Antenne 104 des ersten Funkgeräts 101 empfangen werden. 4 ( 4 ) shows a second communication process 400 of the two radio devices 101, 102, in which a second radio signal 401 to 403 is transmitted with each of the antennas 105 to 107 of the second radio device 102 and the second radio signals 401 to 403 are received with the antenna 104 of the first radio device 101 will.

Zu bemerken ist, dass hierfür die Präzisionsuhr des ersten Funkgeräts 101 und die Präzisionsuhr des zweiten Funkgeräts 102 miteinander synchronisiert sein können.It should be noted that the precision clock of the first radio device 101 and the precision clock of the second radio device 102 can be synchronized with one another for this purpose.

Bei dem fünften Verfahrensschritt 205 werden mit der Auswerteeinheit 103 eine Laufzeit des ersten Funksignals 301 zu jeder der Antennen 105 bis 107 des zweiten Funkgeräts 102 und eine Laufzeit jedes der zweiten Funksignale 401 bis 403 zu der Antenne 104 des ersten Funkgeräts 101 ermittelt.In fifth method step 205, evaluation unit 103 is used to determine a runtime of first radio signal 301 to each of antennas 105 to 107 of second radio device 102 and a runtime of each of second radio signals 401 to 403 to antenna 104 of first radio device 101.

Dazu werden die Sendezeitpunkte des Aussendens des ersten Funksignals 301 und der zweiten Funksignale 401 bis 403 und die Empfangszeitpunkte des Empfangens des ersten Funksignals 301 und der zweiten Funksignale 401 bis 403 an die Auswerteeinheit 103 übermittelt. Die Laufzeiten der Funksignale 301, 401 bis 403 können mit der Auswerteeinheit 103 jeweils durch Subtraktion des jeweiligen Sendezeitpunkts vom jeweiligen Empfangszeitpunkt ermittelt werden.For this purpose, the transmission times of the transmission of the first radio signal 301 and the second radio signals 401 to 403 and the reception times of the reception of the first radio signal 301 and the second radio signals 401 to 403 are transmitted to the evaluation unit 103 . The propagation times of the radio signals 301, 401 to 403 can be determined with the evaluation unit 103 by subtracting the respective time of transmission from the respective time of reception.

Bei dem sechsten Verfahrensschritt 206 wird mit der Auswerteeinheit 103 eine Position des ersten Funkgeräts 101 relativ zu dem zweiten Funkgerät 102 unter Berücksichtigung der in dem fünften Verfahrensschritt 205 ermittelten Laufzeiten der Funksignale 301, 401 bis 403 bestimmt.In the sixth method step 206, a position of the first radio device 101 relative to the second radio device 102 is determined with the evaluation unit 103, taking into account the propagation times of the radio signals 301, 401 to 403 determined in the fifth method step 205.

Hierfür wird mit der Auswerteeinheit 103 für jede der Antennen 105 bis 107 des zweiten Funkgeräts 102 aus der Laufzeit des ersten Funksignals 301 zu der jeweiligen Antenne 105 bis 107 und aus der Laufzeit des zweiten Funksignals 401 bis 403 von der jeweiligen Antenne 105 bis 107 bis zu der Antenne 104 des ersten Funkgeräts 101 ein Abstand von der Antenne 104 des ersten Funkgeräts 101 bestimmt.For this purpose, the evaluation unit 103 for each of the antennas 105 to 107 of the second radio device 102 uses the propagation time of the first radio signal 301 to the respective antenna 105 to 107 and the propagation time of the second radio signal 401 to 403 from the respective antenna 105 to 107 to of the antenna 104 of the first radio device 101, a distance from the antenna 104 of the first radio device 101 is determined.

Insbesondere wird der Abstand einer der Antennen 105 bis 107 des zweiten Funkgeräts 102 von der Antenne 104 des ersten Funkgeräts 101 als der mit der Lichtgeschwindigkeit multiplizierte Mittelwert der Laufzeit des ersten Funksignals 301 zu der jeweiligen Antenne 105 bis 107 des zweiten Funkgeräts 102 und der Laufzeit des von der jeweiligen Antenne 105 bis 107 ausgesendeten zweiten Funksignals 401 bis 403 zu der Antenne 104 des ersten Funkgeräts 101 bestimmt.In particular, the distance between one of the antennas 105 to 107 of the second radio device 102 and the antenna 104 of the first radio device 101 is calculated as the average value of the propagation time of the first radio signal 301 to the respective antenna 105 to 107 of the second radio device 102 and the propagation time of the second radio signal 401 to 403 transmitted by the respective antenna 105 to 107 to the antenna 104 of the first radio device 101 is determined.

Optional wird die Position des ersten Funkgeräts 101 relativ zu dem zweiten Funkgerät 102 unter Berücksichtigung der Schnittpunkte 510 bis 513 von Kugelflächen 501 bis 503 von gedachten Kugeln ermittelt, deren Kugelmittelpunkte 504 bis 506 jeweils durch die Position einer der Antennen 105 bis 107 des zweiten Funkgeräts 102 und deren Radien 507 bis 509 jeweils durch den Abstand der jeweiligen Antenne 105 bis 107 von der Antenne 104 des ersten Funkgeräts 101 definiert werden.Optionally, the position of the first radio device 101 relative to the second radio device 102 is determined, taking into account the intersections 510 to 513 of spherical surfaces 501 to 503 of imaginary spheres, the ball centers 504 to 506 of which are determined by the position of one of the antennas 105 to 107 of the second radio device 102 and whose radii 507 to 509 are each defined by the distance of the respective antenna 105 to 107 from the antenna 104 of the first radio device 101.

Ferner kann eine Richtung, in welcher das zweite Funkgerät 102 bezüglich dem ersten Funkgerät 101 angeordnet ist, unter Berücksichtigung eines Abstandes zwischen zwei oder drei der Antennen 105 bis 107 des zweiten Funkgeräts 102 bestimmt werden.Further, a direction in which the second wireless device 102 is arranged with respect to the first wireless device 101 can be determined considering a distance between two or three of the antennas 105 to 107 of the second wireless device 102 .

5 (5) zeigt eine geometrische Veranschaulichung der Bestimmung der Position des ersten Funkgeräts 101 relativ zu dem zweiten Funkgerät 102. Dargestellt sind Kugelflächen 501 bis 503 von Kugeln, deren Kugelmittelpunkte 504 bis 506 jeweils durch die Position einer der Antennen 105 bis 107 des zweiten Funkgeräts 102 und deren Radien 507 bis 509 jeweils durch den Abstand der jeweiligen Antenne 105 bis 107 von der Antenne 104 des ersten Funkgeräts 101 definiert werden. 5 ( 5 ) shows a geometric illustration of the determination of the position of the first radio device 101 relative to the second radio device 102. Spherical surfaces 501 to 503 of spheres are shown, the spherical centers 504 to 506 of which are determined by the position of one of the antennas 105 to 107 of the second radio device 102 and their Radii 507 to 509 are each defined by the distance of the respective antenna 105 to 107 from the antenna 104 of the first radio device 101 .

Die Schnittpunkte 510 bis 513 von je zwei der Kugelflächen 501 bis 503 bilden im Allgemeinen einen Kreis. Die Antenne 104 des ersten Funkgeräts 101 befindet sich an einem Schnittpunkt 510 aller Kugelflächen 501 bis 503.The points of intersection 510 to 513 of any two of the spherical surfaces 501 to 503 generally form a circle. The antenna 104 of the first radio device 101 is located at an intersection 510 of all spherical surfaces 501 to 503.

Wenn das zweite Funkgerät 102 drei Antennen 105 bis 107 aufweist, schneiden sich alle drei Kugelflächen 501 bis 503 um die Antennen 105 bis 107 im Allgemeinen in zwei Schnittpunkten 510. Um die Position des ersten Funkgeräts 101 relativ zu dem zweiten Funkgerät 102 zu bestimmen, wird in diesem Fall daher eine weitere Information benötigt, beispielsweise eine Ebene, in der das erste Funkgerät 101 angeordnet ist.If the second radio 102 has three antennas 105-107, all three spheres 501-503 around the antennas 105-107 generally intersect at two intersections 510. To determine the position of the first radio 101 relative to the second radio 102, is in this case, further information is therefore required, for example a level in which the first radio device 101 is arranged.

Wenn das zweite Funkgerät 102 vier oder mehr Antennen 105 bis 107 aufweist, schneiden sich alle Kugelflächen 501 bis 503 um die Antennen 105 bis 107 in nur einem Schnittpunkt 510, so dass die Position des ersten Funkgeräts 101 relativ zu dem zweiten Funkgerät 102 eindeutig diesem Schnittpunkt zugeordnet werden kann.If the second radio 102 has four or more antennas 105 to 107, all spherical surfaces 501 to 503 around the antennas 105 to 107 intersect in only one intersection 510, so that the position of the first radio 101 relative to the second radio 102 is unique to this intersection can be assigned.

Claims (11)

Verfahren zum Bestimmen einer Position eines ersten Funkgeräts (101) mit einer Antenne (104) relativ zu einem zweiten Funkgerät (102) mit mehreren Antennen (105 bis 107), mit den Verfahrensschritten: - Aussenden eines ersten Funksignals (301) mit der Antenne (104) des ersten Funkgeräts (101), - Empfangen des ersten Funksignals (301) mit jeder der Antennen (105 bis 107) des zweiten Funkgeräts (102), - Aussenden jeweils eines zweiten Funksignals (401 bis 403) mit jeder der Antennen (105 bis 107) des zweiten Funkgeräts (102), - Empfangen der zweiten Funksignale (401 bis 403) mit der Antenne (104) des ersten Funkgeräts (101), - Ermitteln jeweils einer Laufzeit des ersten Funksignals (301) zu jeder der Antennen (105 bis 107) des zweiten Funkgeräts (102) und jedes der zweiten Funksignale (401 bis 403) zu der Antenne (104) des ersten Funkgeräts (101), und - Bestimmen einer Position des ersten Funkgeräts (101) relativ zu dem zweiten Funkgerät (102) unter Berücksichtigung der Laufzeiten.Method for determining a position of a first radio device (101) with an antenna (104) relative to a second radio device (102) with a plurality of antennas (105 to 107), with the method steps: - emitting a first radio signal (301) with the antenna ( 104) of the first radio device (101), - receiving the first radio signal (301) with each of the antennas (105 to 107) of the second radio device (102), - transmitting a second radio signal (401 to 403) with each of the antennas (105 to 107) of the second radio (102), - receiving the second radio signals (401 to 403) with the antenna (104) of the first radio device (101), - determining a propagation time of the first radio signal (301) to each of the antennas (105 to 107) of the second radio device (102) and each of the second radio signals (401 to 403) to the antenna (104) of the first radio device (101), and - determining a position of the first radio device (101) relative to the second radio device (102) taking into account the propagation times. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das zweite Funkgerät (102) drei oder mehr Antennen (105 bis 107) aufweist.procedure according to claim 1 , wherein the second radio device (102) has three or more antennas (105 to 107). Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Sendezeitpunkte des Aussendens des ersten Funksignals (301) und der zweiten Funksignale (401 bis 403) und die Empfangszeitpunkte des Empfangens des ersten Funksignals (301) und der zweiten Funksignale (401 bis 403) erfasst werden und die Laufzeiten der Funksignale (301, 401 bis 403) jeweils durch Subtraktion des Sendezeitpunkts des jeweiligen Funksignals (301, 401 bis 403) von dem Empfangszeitpunkt des jeweiligen Funksignals (301, 401 bis 403) ermittelt werden.procedure according to claim 1 or 2 , wherein the transmission times of the transmission of the first radio signal (301) and the second radio signals (401 to 403) and the reception times of the reception of the first radio signal (301) and the second radio signals (401 to 403) are recorded and the propagation times of the radio signals (301 , 401 to 403) in each case by subtracting the time of transmission of the respective radio signal (301, 401 to 403) from the time of reception of the respective radio signal (301, 401 to 403). Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei die Sendezeitpunkte und die Empfangszeitpunkte mit Präzisionsuhren erfasst werden, die miteinander synchronisiert sind.procedure according to claim 3 , the transmission times and the reception times being recorded with precision clocks which are synchronized with one another. Verfahren gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei die Sendezeitpunkte und die Empfangszeitpunkte an eine Auswerteeinheit (103) übermittelt werden und die Position des ersten Funkgeräts (101) relativ zu dem zweiten Funkgerät (102) unter Verwendung der Auswerteeinheit (103) ermittelt wird.procedure according to claim 3 or 4 , wherein the transmission times and the reception times are transmitted to an evaluation unit (103) and the position of the first radio device (101) relative to the second radio device (102) is determined using the evaluation unit (103). Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für jede der Antennen (105 bis 107) des zweiten Funkgeräts (102) aus der Laufzeit des ersten Funksignals (301) zu der jeweiligen Antenne (105 bis 107) und aus der Laufzeit des von der jeweiligen Antenne (105 bis 107) ausgesendeten zweiten Funksignals (401 bis 403) zu der Antenne (104) des ersten Funkgeräts (101) ein Abstand von der Antenne (104) des ersten Funkgeräts (101) bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein for each of the antennas (105 to 107) of the second radio device (102) from the propagation time of the first radio signal (301) to the respective antenna (105 to 107) and from the propagation time of the from the respective antenna (105 to 107) transmitted second radio signal (401 to 403) to the antenna (104) of the first radio device (101) a distance from the antenna (104) of the first radio device (101) is determined. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei der Abstand einer der Antennen (105 bis 107) des zweiten Funkgeräts (102) von der Antenne (104) des ersten Funkgeräts (101) als der mit der Lichtgeschwindigkeit multiplizierte Mittelwert der Laufzeit des ersten Funksignals (301) zu der jeweiligen Antenne (105 bis 107) des zweiten Funkgeräts (102) und der Laufzeit des von der jeweiligen Antenne (105 bis 107) ausgesendeten zweiten Funksignals (401 bis 403) zu der Antenne (104) des ersten Funkgeräts (101) bestimmt wird.procedure according to claim 6 , wherein the distance of one of the antennas (105 to 107) of the second radio device (102) from the antenna (104) of the first radio device (101) as the mean value of the propagation time of the first radio signal (301) to the respective antenna ( 105 to 107) of the second radio device (102) and the propagation time of the second radio signal (401 to 403) transmitted by the respective antenna (105 to 107) to the antenna (104) of the first radio device (101). Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Richtung, in welcher das zweite Funkgerät (102) bezüglich dem ersten Funkgerät (101) angeordnet ist, unter Berücksichtigung eines Abstandes zwischen zwei der Antennen (105 bis 107) des zweiten Funkgeräts (102) bestimmt wird.A method according to any one of the preceding claims, wherein a direction in which the second radio device (102) is arranged with respect to the first radio device (101) is determined considering a distance between two of the antennas (105 to 107) of the second radio device (102). . Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Position des ersten Funkgeräts (101) relativ zu dem zweiten Funkgerät (102) unter Berücksichtigung der Schnittpunkte (510 bis 513) von Kugelflächen (501 bis 503) von gedachten Kugeln ermittelt wird, deren Kugelmittelpunkte (504 bis 506) jeweils durch die Position einer der Antennen (105 bis 107) des zweiten Funkgeräts (102) und deren Radien (507 bis 509) jeweils durch den Abstand der jeweiligen Antenne (105 bis 107) von der Antenne (104) des ersten Funkgeräts (101) definiert werden.Method according to one of the preceding claims, wherein the position of the first radio device (101) relative to the second radio device (102) is determined taking into account the intersection points (510 to 513) of spherical surfaces (501 to 503) of imaginary spheres, the sphere centers (504 to 506) in each case by the position of one of the antennas (105 to 107) of the second radio device (102) and their radii (507 to 509) in each case by the distance of the respective antenna (105 to 107) from the antenna (104) of the first radio device (101) are defined. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eines der Funksignale (301, 401 bis 403) ein WLAN-Funksignal, ein Funksignal einer V2X-Kommunikation, ein Bluetooth-Funksignal oder ein Bluetooth-Low-Energy-Funksignal ist.Method according to one of the preceding claims, wherein one of the radio signals (301, 401 to 403) is a WLAN radio signal, a radio signal of a V2X communication, a Bluetooth radio signal or a Bluetooth low energy radio signal. Funkgeräteanordnung (100) zum Bestimmen einer Position eines ersten Objekts relativ zu einem zweiten Objekt, umfassend: - ein an der Position des ersten Objekts angeordnetes erstes Funkgerät (101) mit einer Antenne (104), das zum Aussenden eines ersten Funksignals (301) und Empfangen zweiter Funksignale (401 bis 403) mit seiner Antenne (104) eingerichtet ist, - ein an der Position des zweiten Objekts angeordnetes zweites Funkgerät (102) mit mehreren Antennen (105 bis 107), das zum Empfangen des ersten Funksignals (301) mit jeder seiner Antennen (105 bis 107) und Aussenden jeweils eines der zweiten Funksignale (401 bis 403) mit jeder seiner Antennen (105 bis 107) eingerichtet ist, und - eine Auswerteeinheit (103), die zum Ermitteln jeweils einer Laufzeit des ersten Funksignals (301) zu jeder der Antennen (105 bis 107) des zweiten Funkgeräts (102) und jedes der zweiten Funksignale (401 bis 403) zu der Antenne (104) des ersten Funkgeräts (101), und Bestimmen einer Position des ersten Funkgeräts (101) relativ zu dem zweiten Funkgerät (102) unter Berücksichtigung der Laufzeiten eingerichtet ist.A radio arrangement (100) for determining a position of a first object relative to a second object, comprising: - a first radio device (101) which is arranged at the position of the first object and has an antenna (104), which is set up to emit a first radio signal (301) and receive second radio signals (401 to 403) with its antenna (104), - a second radio device (102) with a plurality of antennas (105 to 107) arranged at the position of the second object, which is used to receive the first radio signal (301) with each of its antennas (105 to 107) and to emit one of the second radio signals (401 to 403) is established with each of its antennas (105 to 107), and - an evaluation unit (103) for determining a transit time of the first radio signal (301) to each of the antennas (105 to 107) of the second radio device (102) and each of the second radio signals (401 to 403) to the antenna (104) of the first radio device (101), and determining a position of the first radio device (101) relative to the second radio device (102) taking into account the propagation times.
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