[發(fā)明專利]位置確定系統(tǒng)和運(yùn)行方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280034902.6
• 申請日: 2012-05-04
• 公開（公告）號: CN103782187A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J.舍爾滕;K.佐博塔;R.恩格爾斯;C.米勒
• 申請（專利權(quán)）人: 于利奇研究中心有限公司
• 主分類號: G01S5/06
• 分類號: G01S5/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 盧江;劉春元

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及位置確定系統(tǒng)和運(yùn)行方法。

背景技術(shù)

在衛(wèi)星導(dǎo)航變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)之前，最準(zhǔn)確的在海岸附近可用的導(dǎo)航輔助設(shè)備是雙曲線導(dǎo)航（臺卡導(dǎo)航系統(tǒng)測方位（Decca-Peilung））。這種系統(tǒng)包括具有不同頻率的被安裝在陸地上的發(fā)射器。在船或飛機(jī)的甲板上使不同發(fā)射器的信號疊加。因?yàn)橄嗤辔坏木€是雙曲線，所以兩個發(fā)射器的信號的疊加提供如下信息，即船或飛機(jī)必然處于確定的雙曲線上。如果第二發(fā)射器對的疊加也被測量，那么獲得如下信息，即船或飛機(jī)必然處于兩個雙曲線的交點(diǎn)上。最遲借助第三發(fā)射器對的疊加確定準(zhǔn)確的位置。

不利地，這種系統(tǒng)對于向下直至實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的較短的距離來說太不準(zhǔn)確，并且必要的接收設(shè)備可差地微型化。

發(fā)明內(nèi)容

因此本發(fā)明的任務(wù)是，提供位置確定系統(tǒng)，該位置確定系統(tǒng)能夠向下直至實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的距離以比根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的雙曲線導(dǎo)航更高的準(zhǔn)確度實(shí)現(xiàn)移動物體的定位。本發(fā)明的其他的任務(wù)是，使得要由移動物體隨身攜帶的單元可更好地微型化。

這些任務(wù)根據(jù)本發(fā)明通過根據(jù)主權(quán)利要求的位置確定系統(tǒng)以及通過根據(jù)附加權(quán)利要求的運(yùn)行方法來解決。其他的有利的擴(kuò)展方案分別由引用上述權(quán)利要求的從屬權(quán)利要求得出。

在本發(fā)明的范圍內(nèi)設(shè)計(jì)了用于移動物體的定位的位置確定系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明，該系統(tǒng)包括至少一個與物體連接的發(fā)射器、至少兩個固定的接收器以及用于確定相位差的裝置，其中發(fā)射器的信號以該相位差到達(dá)兩個接收器處。

在本發(fā)明意義上的概念“發(fā)射器”和“接收器”涉及輻射或記錄包括無線電信號和光在內(nèi)的電磁波的能力。

不同于已知的雙曲線導(dǎo)航（臺卡導(dǎo)航系統(tǒng)測方位），在移動物體的地點(diǎn)處不發(fā)生兩個發(fā)射器的信號的疊加。代替地，只在移動物體的地點(diǎn)處進(jìn)行發(fā)射，并且相位差的測量被轉(zhuǎn)移到接收器側(cè)。這有如下效果，即在移動物體的地點(diǎn)處只需要具有很小尺寸和很小電流消耗的發(fā)射器。這樣的發(fā)射器例如可以被集成到高爾夫球棒和/或高爾夫球中，而不明顯地影響擊打的力度。通過利用根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)不間斷地記錄發(fā)射器的位置，可以檢驗(yàn)擊打的正確的執(zhí)行并且識別錯誤。也可以記錄帕金森病人的快速搖動，而沒有通過該發(fā)射器的大的質(zhì)量來抑制這些快速搖動。

此外，只在移動物體的地點(diǎn)處進(jìn)行發(fā)射有如下效果，即可以利用僅僅一個頻率來工作。在已知的雙曲線導(dǎo)航中，其信號在移動物體的地點(diǎn)處被疊加的發(fā)射器必須利用不同的頻率工作，以便信號相互是可區(qū)別的。這些頻率必須以相應(yīng)的裝置花費(fèi)在移動物體的地點(diǎn)處以不同的整數(shù)因子被加倍到最小公倍數(shù)，以便可以確定相位差。通過根據(jù)本發(fā)明只需要一個頻率，也僅僅官方的分配是必需的。此外，為了提高準(zhǔn)確度，可以采用任意多的其他的固定的接收器，而不需要在移動物體的地點(diǎn)處的附加的設(shè)備。

這在本發(fā)明的一個特別有利的擴(kuò)展方案中變得特別重要。在該擴(kuò)展方案中該系統(tǒng)針對要確定的物體位置的每個空間坐標(biāo)包括至少兩個固定的接收器，其中用于物體位置的測量范圍在該空間坐標(biāo)中位于兩個接收器之間。

已認(rèn)識到，在兩個固定的接收器之間的連接線處于軸之一上的笛卡爾坐標(biāo)系中，只能以大的準(zhǔn)確度確定在該軸或與該軸平行的軸上的坐標(biāo)。相位差由信號從發(fā)射器到兩個接收器所經(jīng)過的路徑的差得出。相位差占主導(dǎo)地依賴于沿著接收器之間的連接線的空間坐標(biāo)；如果物體沿著該連接線運(yùn)動，那么到一個接收器的間距以與到另一個接收器的間距擴(kuò)大相同的程度減小。如果因此在測量準(zhǔn)確度的范圍內(nèi)測量到達(dá)兩個接收器的信號之間的給定的相位差，那么關(guān)于沿著可能對此負(fù)責(zé)的連接線的運(yùn)動的不可靠性是小的。本發(fā)明通過如下方式利用這一點(diǎn)，即本發(fā)明在要確定移動物體的位置的所有空間方向上分別實(shí)現(xiàn)兩個固定的接收器之間的至少一個連接線。于是在一個空間方向上具有連接線的每對接收器對于物體在正好這個方向上的運(yùn)動是特別靈敏的測量儀器。

相移對物體運(yùn)動的這種強(qiáng)各向異性的依賴性在已知的雙曲線導(dǎo)航中沒有被利用。每對發(fā)射器只提供如下信息，即當(dāng)前的物體位置必然處于確定的雙曲線上，其中在每對發(fā)射器之間在移動物體的地點(diǎn)處確定相位。通過如下方式確定物體位置，即確定多個這樣的雙曲線的交點(diǎn)。對由單獨(dú)的發(fā)射器對所提供的關(guān)于某些空間方向的信息進(jìn)行過加權(quán)（übergewichten）的可能性未被設(shè)置。也應(yīng)該不簡單的是，給雙曲線導(dǎo)航添加這種功能。一方面，雙曲線導(dǎo)航主要被用于在海上以及上方的導(dǎo)航，使得發(fā)射器方位通過存在的海岸規(guī)定。另一方面，每個另外的發(fā)射器又以如下的邊界條件需要自己的頻率，即在移動物體的地點(diǎn)處必須形成相應(yīng)的最小公倍數(shù)。即根據(jù)本發(fā)明可以相互獨(dú)立地分別以最大靈敏度確定空間坐標(biāo)是之前所描述的措施、即僅在移動物體的地點(diǎn)處進(jìn)行發(fā)射的結(jié)果。