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Lokalisierung mittels frequenzmodulierter Schwebungen


Kurzfassung

Verfahren zur Bestimmung der Position eines beweglichen Empfängers, wobei mindestens zwei Sender vorgesehen sind, mit folgenden Verfahrensschritten:

- Modulation einer ersten Trägerfrequenz mit einer ersten Signalfrequenz, wobei die erste Signalfrequenz zuvor mit einer ersten Modulationsfrequenz moduliert wird,

- Aussenden der ersten Trägerfrequenz mittels eines ersten Senders,

- Modulation einer zweiten Trägerfrequenz mit einer zweiten Signalfrequenz, wobei die zweite Signalfrequenz zuvor mit einer zweiten Modulationsfrequenz moduliert wird,

- Aussenden der zweiten Trägerfrequenz mittels eines zweiten Senders, wobei der zweite Sender vom ersten Sender beabstandet ist, und wobei sich die erste Signalfrequenz von der zweiten Signalfrequenz derart unterscheidet, dass eine Überlagerung der ersten Signalfrequenz mit der zweiten Signalfrequenz zu einer Schwebung führt,

- Empfangen des Signals der ersten Trägerfrequenz und des Signals der zweiten Trägerfrequenz an einer jeweils in Relation zum Empfänger bekannten Position,

- Demodulation des Signals der ersten Trägerfrequenz und des Signals der zweiten Trägerfrequenz,

- Überlagern der demodulierten ersten Signalfrequenz mit der demodulierten zweiten Signalfrequenz,

- Bestimmen mindestens einer ersten Amplitude einer durch die Signalüberlagerung ausgebildeten Schwebungsfrequenz zu einem ersten Zeitpunkt an einer ersten Position des Empfängers,

- Bestimmen mindestens einer zweiten Amplitude der durch die Signalüberlagerung ausgebildeten Schwebungsfrequenz zu einem zweiten Zeitpunkt an einer zweiten Position des Empfängers, und

- Ermittlung der zweiten Position des Empfängers in Bezug zur ersten Position des Empfängers aus der mindestens einen ersten Amplitude und der mindestens einen zweiten Amplitude der Schwebungsfrequenz.


Hintergrund

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Positionsbestimmung.

In vielen Bereichen ist die Positionsbestimmung einer Person oder eines Gegenstandes von elementarer Bedeutung. Insbesondere zur kontaktlosen Positionsbestimmung stehen heutzutage leistungsfähige Systeme wie GPS zur Verfügung. GPS basiert auf Satelliten, die ständig ihre sich ändernde Position und die genaue Uhrzeit ausstrahlen. Aus deren Signallaufzeit können GPS-Empfänger dann ihre eigene Position und Geschwindigkeit berechnen. Einsatzmöglichkeiten für GPS-Systeme finden sich nur in Bereichen, in denen eine ausreichende Signalstärke gewährleistet ist.


Problemstellung

Ist die Signalstärke nicht ausreichend, so kann eine Positionsbestimmung mittels elektromagnetischer Strahlen realisiert werden. Das patentierte Verfahren DE102006059623 mit dem Titel „Verfahren und System zur Positionsbestimmung“ basiert auf diesem Prinzip. Hierbei werden die Schwebungen (Überlagerung zweier Wellen benachbarter Frequenzen) zweier Sender genutzt. Aus diesen lässt sich bei geeigneter Modulationsfrequenz ein Interferenzbild erzeugen, anhand dessen sich die Position eines Empfängers im Raum ermitteln lässt. Das Problem dieses Verfahrens ist, dass die resultierende Schwebung (Interferenz) störanfällig ist. So können beispielsweise aus reflektierten Wellen sowie unterschiedlichen Amplituden fehlerhafte Ortsinformationen resultieren.


Lösung

Die Neuerung der vorliegenden Erfin-dung betrifft vor allen Dingen eine Erweiterung des Patents DE102006059623, um besagte Störungen zu beheben. Diese Erweiterung beinhaltet, dass die Schwebungen nicht in der Luft durch Überlagerung gebildet werden, sondern erst im Empfänger. Die Ausgangssignale werden senderseitig auf eine viel höhere Trägerfrequenz durch Frequenzmodulation aufmoduliert und im Empfänger anschließend entsprechend demoduliert. Die zurückgewonnenen Nutzsignale werden jetzt auf einfachem Wege elektrisch addiert und erzeugen so die gewollten auswertbaren Schwebungen, welche nicht mehr von äußeren Störungen beeinflusst werden. Die dazu erforderliche empfängerseitige bauliche Änderung wird in dieser Erfindung beschrieben.


Vorteile

  • Optimierung der Positionsbestimmung mittels modulierter Trägerfrequenzen durch Beseitigung von Störungen
  • Anwendung im Bereich der Indoor-Lokalisation, z.B. Roboternavigation in einer Lagerhalle

Anwendungsbereiche

  • Messtechnik
  • Mikrosystemtechnik

Service

  • Verkauf
  • Lizenzierung
  • Entwicklungskooperation

PVA Mecklenburg-Vorpommern AG

Christian Tholen
+49 381 497474-38
c.tholen@pva-mv.de
www.pva-mv.de
Adresse
Gerhart-Hauptmann-Straße 23
18055 Rostock



Entwicklungsstand

Machbarkeit


Patentsituation

  • DE 10 2011 085 769 erteilt

Stichworte

Frequenzmodulation, Schwebung, Positionsbestimmung, GPS, Inteferenz

Kontakt | Geschäftsstelle

TechnologieAllianz e. V.
Christiane Bach-Kaienburg
(Geschäftsstellenleiterin)

c/o PROvendis GmbH
Schloßstr. 11-15
D-45468 Mülheim an der Ruhr