DE10029456A1 - Position and/or movement detection device uses evaluation of signals provided by several transmitters detecting electromagnetic or sonar waves provided by transmitter attached to object - Google Patents

Abstract

The device uses a position detection system with at least one transmitter attached to a monitored object (O) and a number of cooperating receivers (E1,...E4), for detection of electromagnetic or sonar waves provided by the transmitter, coupled to an evaluation unit (A) providing position or movement data, received by a processor (R1).

Description

Gebiet der ErfindungField of the Invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Eichung eines Sensorsystems zur Bestimmung zumindest der Position von Gegenständen und/oder Lebewesen im Raum nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a method for calibrating a sensor system for determination at least the position of objects and / or living things in space after the Preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Es kommt immer häufiger vor, dass z. B. bei einem Fußballspiel umstrittene Entschei­ dungen des Schiedsrichters aufwendige Diskussionen, Sportgerichtsverhandlungen oder sogar Spielwiederholungen zur Folge haben. Diese Problematik wurde vor allem durch Videoaufzeichnungen ausgelöst, durch die im Nachhinein Fehlentscheidungen des Schiedsrichters erkannt werden. Die Auswertung von Videoaufzeichnungen ist sehr aufwendig, und oft ergeben sich durch die Zweidimensionalität der Bild gebenden Systeme verfälschte Werte. Aus diesem Grunde wurde bereits vorgeschlagen, durch Torkameras oder Torüberwachungssysteme zu überprüfen, ob tatsächlich ein Tor gefallen ist.It is becoming increasingly common that e.g. B. controversial decision at a football game referees' discussions, sports court hearings or even result in replay. This problem has been raised above all triggered by video recordings, afterwards by wrong decisions of the referee are recognized. The evaluation of video recordings is very complex, and often result from the two-dimensionality of the imaging Systems falsified values. For this reason it has already been suggested by Gate cameras or gate monitoring systems check whether a gate is actually fell.

Sensorsysteme zur Bestimmung der Lage von Gegenständen sind allgemein auch im Rahmen der Global Positioning Systems (GPS) bekannt. Hierbei wird die Position ei­ nes beliebigen GPS-Empfängers dadurch festgestellt, dass er seine Position im Ver­ hältnis zu Satelliten berechnet. Dies genügt jedoch noch nicht, um in einem vorgege­ benen, abgegrenzten Raum Objekte und/oder Personen eindeutig identifizieren zu können. Zudem werden selbst die Ergebnisse von GPS-Systemen durch Diskontinui­ täten verfälscht.Sensor systems for determining the position of objects are generally also in the Global Positioning Systems (GPS) known. Here, the position ei any GPS receiver determined by its position in the ver Ratio to satellite calculated. However, this is still not enough to be given in one level, clearly identified space to identify objects and / or people can. In addition, even the results of GPS systems are discontinuous would falsify.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Auf­ gabe zugrunde, ein Eichverfahren zu schaffen, das auf einfache Weise zur Eichung eines Sensorsystems eingesetzt werden kann. Starting from this prior art, the present invention is based on was based on creating a calibration method that is easy to calibrate a sensor system can be used.  

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Innerhalb eines beliebigen vorgegebenen, abgegrenzten Raums, wie z. B. eines Gü­ ter- oder Verschiebebahnhofs, eines Containerhafens oder eines Spielfelds werden Empfangselemente angeordnet, die die von Objekten und/oder Lebewesen stammen­ den Sendedaten erfassen können. Um die Erfassung dieser Daten zu optimieren, ist es jedoch erforderlich, vor Einsatz des Sensorsystems dieses zu eichen. So kann es bei den Sensorsystemen, unabhängig davon wie sie arbeiten, zu Problemen dadurch kommen, dass der vorgegebene Raum z. B. ein Spielfeld nicht maßgenau ist oder so­ gar trapezförmig angelegt ist, was dem bloßen Auge kaum auffällt. Ebenso können Diskontinuitäten z. B. durch Rohrleitungen im Boden oder durch Schienen hervorge­ rufen werden, die das Sensorsystem bei der Datenerfassung stören. Aus diesem Grunde wird ein Eichübertragungselement, also ein Sender an bestimmten vorzugs­ weise signifikanten Positionen des Raumes angeordnet und seine Position mit dem Sensorsystem erfasst. Damit ist eindeutig festgelegt, an welcher Stelle diese signifi­ kanten Positionen sind, so dass sie im folgenden zum Abgleich der Soll- und Istdaten eingesetzt werden können.This object is achieved by a method having the features of claim 1. Within any given, delimited space, such as B. a Gü ter or transfer station, a container port or a playing field Arranged receiving elements that come from objects and / or living things can record the transmission data. To optimize the collection of this data is however, it is necessary to calibrate the sensor system before using it. It can problems with the sensor systems, regardless of how they work come that the given space z. B. a field is not accurate or something is even trapezoidal, which is hardly noticeable to the naked eye. You can also Discontinuities e.g. B. by piping in the ground or by rails be called, which interfere with the sensor system during data acquisition. For this Basically, a calibration transmission element, that is, a transmitter at certain preference arranged significant positions of the room and its position with the Sensor system detected. This clearly defines at which point this signifi edge positions, so that they are used to compare the target and actual data can be used.

Die dadurch erzielte Eichung kann vor allem nach den Ansprüchen 3 und 4 noch da­ durch verbessert werden, dass die ermittelten Daten gleichzeitig mit den Daten eines Positionserfassungssystems wie z. B. eines Satelliten-Positionserfassungssystems abgeglichen werden. Eine weitere Steigerung der Genauigkeit kann dabei z. B. durch den Einsatz von Höhenmessgeräten erreicht werden, um den Höhenfehler des Satel­ liten-Positionserfassungssystems auszugleichen.The calibration achieved in this way can still be there, especially according to claims 3 and 4 be improved by the fact that the determined data simultaneously with the data of a Position detection system such. B. a satellite position detection system be compared. A further increase in accuracy can, for. B. by The use of height gauges can be achieved to correct the height error of the satellite to compensate for the position detection system.

Die Positionserfassung kann nach den Ansprüchen 5 und 6 auch passiv erfolgen, in­ dem Kameras den Bewegungsablauf aufnehmen und das ermittelte Bild auf Verände­ rungen hin gescannt wird. Wird zu Beginn der Aufnahme ein Lebewesen und/oder Objekt einmal gekennzeichnet, kann der Rechner im Folgenden dessen Bewegung nachvollziehen. Man kann aber auch die Objekte und/oder Lebewesen mit Mitteln kennzeichnen, die diese z. B. für Wärmebildkameras unterscheidbar machen. Zudem ist die je nach Zustand von den Lebewesen abgestrahlte Wärme auch ein Indiz für deren Gesamtzustand. The position detection can also be done passively according to claims 5 and 6, in the cameras record the movement and the determined image on changes is scanned. If a living being and / or Once the object has been identified, the computer can subsequently move it comprehend. But you can also use objects and / or living things characterize these z. B. distinguishable for thermal imaging cameras. In addition Depending on the condition, the heat radiated by the living organisms is also an indication of their overall condition.  

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantages result from the subclaims.

Kurzbeschreibung der FigurenBrief description of the figures

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Figuren dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiels näher erläutert.In the following the invention is based on an embodiment shown in the figures example explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 Eine schematische Ansicht eines Sensorsystems, Fig. 1 shows a schematic view of a sensor system,

Fig. 2 die Anordnung von Sender und Empfänger des Sensorsystems, Fig. 2 shows the arrangement of transmitter and receiver of the sensor system,

Fig. 3 eine alternative Anordnung des Sensorsystems. Fig. 3 shows an alternative arrangement of the sensor system.

Beschreibung bevorzugter AusführungsbeispieleDescription of preferred embodiments

Fig. 1 zeigt ein Sensorsystem, das z. B. zur Erfassung der Position von Objekten O und/oder Lebewesen S1, S2 in einem vorgegebenen abgegrenzten Raum eingesetzt werden kann. Als Einsatzbereiche kommen dabei die verschiedensten Bereiche in Betracht; so kann z. B. die Position von Containern in einem Hafen ermittelt werden, wobei außer den Positionsdaten auch Zusatzinformationen über Inhalt und Lagerzeit des Containers übermittelt werden, oder es können auf einer Rennstrecke die Renn­ wagen erfasst werden, oder es können in verschiedenen Sportarten die statischen Zustände und/oder Bewegungsabläufe ermittelt werden. Fig. 1 shows a sensor system which, for. B. can be used to detect the position of objects O and / or living beings S1, S2 in a predetermined delimited space. A wide variety of areas can be considered as areas of application; so z. B. the position of containers in a port can be determined, in addition to the position data also additional information about the content and storage time of the container are transmitted, or the racing cars can be recorded on a racetrack, or the static conditions and / or or movements can be determined.

Das Verfahren zur Eichung dieses Sensorsystems soll nun zunächst anhand eines Fußballfeldes erläutert werden, wobei selbstverständlich eine ähnliche Eichung auch für andere vorgegebene, abgegrenzte Räume erfolgen kann. Im Falle eines Fußball­ feldes würde sich empfehlen, dass die maßgeblichen signifikanten Linien des Raums mit dem Eichübertragungselement 40 festgestellt werden. Maßgebliche Punkte sind z. B. bei einem Fußballfeld F die Eckpunkte, das Tor, der Torraum, der 16-m-Raum und die Mittellinie. Da es regelmäßig vorkommt, dass das Spielfeld nicht exakt recht­ eckförmig, sondern leicht trapezförmig ist, werden anhand dieser so ermittelten signi­ fikanten Positionen die Sollwerte mit den Istdaten abgeglichen, um Diskontinuitäten im Raum festzustellen.The method for the calibration of this sensor system is now to be explained first with reference to a soccer field, whereby of course a similar calibration can also be carried out for other predetermined, delimited rooms. In the case of a soccer field, it would be recommended that the relevant significant lines of the room be determined using the calibration transmission element 40 . Relevant points are e.g. B. in a football field F, the corner points, the goal, the goal area, the 16 m space and the center line. Since it regularly happens that the playing field is not exactly right-angled, but slightly trapezoidal, on the basis of these significant positions determined in this way, the target values are compared with the actual data in order to determine discontinuities in the room.

Durch derartige Messungen ist es allerdings auch möglich, weitere Diskontinuitäten zu erfassen, die z. B. die Sensoren in ihrer Messtätigkeit stören. Es kann sich dabei z. B. um Rohre oder Leitungen handeln, die entsprechende Felder abstrahlen und damit zu einer Störung des Sensorsystems beitragen. Sind damit diese entsprechenden signifi­ kanten Positionen bestimmt, so kann der Rechner R1 bei der Erfassung der von den Objekten O und/oder von den Lebewesen S1, S2 übermittelten Daten diese Diskonti­ nuitäten herausrechnen, um dadurch die Ergebnisse zu optimieren.With such measurements, however, it is also possible to cause further discontinuities capture the z. B. disturb the sensors in their measuring activity. It can be z. B. are pipes or lines that emit corresponding fields and thus close contribute to a fault in the sensor system. Are these corresponding signifi edge positions determined, so the computer R1 in the detection of the Objects O and / or data transmitted by living beings S1, S2 have these discounts Calculate nuances in order to optimize the results.

Ergänzend können aber auch die ermittelten Istdaten des Eichübertragungselements mit einem externen Positionserfassungssystem abgeglichen und optimiert werden, so dass sich ein exakt definierter Raum ergibt. Als derartiges Positionserfassungssystem kommt insbesondere ein Satelliten-Positionserfassungssystem wie z. B. das GPS oder das Euro PS in Betracht, deren Ergebnis noch durch Höhenmesser berichtigt werden kann. Damit sind aber Diskontinuitäten im Raum eindeutig zu erkennen, die sonst zu verfälschten Ergebnissen führen.In addition, however, the ascertained actual data of the calibration transmission element can also be used be compared and optimized with an external position detection system, so that there is a precisely defined space. As such a position detection system comes in particular a satellite position detection system such. B. the GPS or the Euro PS into consideration, the result of which is still corrected by altimeters can. With this, however, discontinuities in the room are clearly recognizable that otherwise would lead to falsified results.

Als weiteres Beispiel sei eine Rennstrecke z. B. für ein Formel-I-Rennen oder ein Ski­ springturm angeführt. Um hier optimale Ergebnisse über die statischen Zustände und/oder Bewegungsabläufe in diesen Bereichen zu erhalten, kann z. B. an der Renn­ strecke an beiden Seiten der Straße entlang als Eichübertragungselement ein Fahr­ zeug fahren, so dass die Rennstrecke exakt erfasst wird. Mit diesen exakt erfassten Daten kann dann das Signal des Objekts O "Rennwagen" hinterher verglichen wer­ den, so dass sich optimale Ergebnisse berechnen und generieren lassen, um z. B. den Rennverlauf zu erfassen und ggf. virtuell darzustellen.Another example is a racetrack e.g. B. for a Formula I race or a ski spring tower listed. To get the best results about the static conditions and / or to get motion sequences in these areas can e.g. B. at the race stretch a drive along both sides of the road as a calibration transmission element Drive stuff so that the racetrack is recorded exactly. With these exactly captured The signal of the object O "racing car" can then be compared afterwards the so that optimal results can be calculated and generated, e.g. B. the Record the course of the race and, if necessary, display it virtually.

Bei einer Skisprungschanze können in gleicher Weise die maßgeblichen Positionen am Sprungturm, an der Schanze und im Auslauf geeicht werden, so dass beim Sprin­ gen für Trainingszwecke die optimale Sprungbahn des Springers ermittelt werden kann oder der optimale Absprung. Beim Wettkampf selbst kann ergänzend, sofern dem Springer entsprechende Sensoren zugeordnet werden, die Weite automatisch dadurch erfasst werden, dass sich im Bewegungsablauf eine Unstetigkeit an der Stelle einstellt, an der der Springer den Boden wieder berührt. Die Ergebnisse können damit durch das beschriebene Eichverfahren optimiert werden.The relevant positions can be used in the same way for a ski jump on the diving platform, on the ski jump and in the run, so that when the optimal jumping path of the jumper can be determined for training purposes can or the optimal jump. The competition itself can be supplementary, provided corresponding sensors are assigned to the jumper, the width automatically are detected by the fact that there is a discontinuity in the movement  Place where the knight touches the ground again. The results can thus be optimized by the calibration method described.

Das in Fig. 1 dargestellte Sensorsystem dient der Erfassung von statischen Zustän­ den und/oder Bewegungsabläufen, wobei unter statische Zustände und/oder Bewe­ gungsabläufe verschiedenste Arten von Bewegungsabläufen verstanden werden kön­ nen. Solche statischen Zustände und/oder Bewegungsabläufe können z. B. die Erfas­ sung von Containern in einem Containerbahnhof oder von Waggons in einem Güter­ bahnhof ebenso sein wie die Erfassung von Spielern und Spielgeräten bei einem be­ liebigen Spiel, unabhängig ob es sich dabei um eine Einzel- oder Mannschaftssportart handelt. So können z. B. im Fußball, Football oder Rugby, im Tennis oder Golf die Bälle und ihre Bewegung erfasst und ausgewertet werden, genauso jedoch aber beim Kugelstoßen, Diskuswerfen oder Speerwerfen die entsprechenden Sportgeräte. Er­ fasst werden kann aber auch die jeweilige Person, wie z. B. der Kugelstoßer oder auch ein Weit- oder Hochspringer, um den Bewegungsablauf zu erfassen. Ebenso ist ein Einsatz denkbar bei Rennen aller Art, seien es nun Pferderennen, Hunderennen oder ein Marathonlauf oder ein Formel-I-Rennen. Je nach Einsatzzweck müssen nur ent­ sprechende Übertragungsmittel in Form von Sender 10, 11 und Empfänger E1. . .E4, 12 entsprechend den Objekten O (Container, Spielgerät, Rennwagen usw.) oder den Le­ bewesen S1, S2 (Pferd, Hund, Mensch, usw.) zugeordnet werden, um deren Lage und ergänzend auch Bewegung zu erfassen.The sensor system shown in Fig. 1 is used for the detection of static states and / or movement sequences, wherein static conditions and / or movement sequences can be understood to mean a wide variety of types of movement sequences. Such static states and / or motion sequences can, for. B. the detection of containers in a container station or of wagons in a freight yard as well as the detection of players and play equipment in an arbitrary game, regardless of whether it is a single or team sport. So z. B. in football, football or rugby, in tennis or golf, the balls and their movement are recorded and evaluated, but also in the case of shot put, discus throwing or javelin throwing the appropriate sports equipment. It can also be grasped by the respective person, e.g. B. the shot putter or a long jumper or high jumper to record the movement. It is also conceivable to use it in all kinds of races, be it horse races, dog races or a marathon or a Formula I race. Depending on the application, only appropriate transmission means in the form of transmitter 10 , 11 and receiver E1. , .E4, 12 according to the objects O (container, play equipment, racing car, etc.) or the living creatures S1, S2 (horse, dog, human, etc.) can be assigned in order to record their position and also movement.

Der Einfachheit halber wird im folgenden nur noch von Bewegungsabläufen gespro­ chen, wenngleich eine Übertragung auf statische Zustände ebenso möglich ist. Zur Erfassung der Lage und/oder Bewegung im Sensorsystem wenigstens einem Objekt O ein Übertragungsmittel für elektromagnetische Wellen oder - im Unterwas­ serbereich - für Sonarwellen zugeordnet. Ebenso ist dem Lebewesen S1, S2 ein wei­ teres Übertragungsmittel für elektromagnetische Wellen oder Sonarwellen zugeord­ net. Die Signale dieser Übertragungsmittel überträgt das Übertragungsmittel an we­ nigstens einen Empfänger E1. . .E4 zur Detektion zumindest der Lage der Objekte und/oder Lebewesen. For the sake of simplicity, only movement sequences are spoken of in the following However, a transfer to static states is also possible. For detecting the position and / or movement in the sensor system at least one Object O is a means of transmission for electromagnetic waves or - in the underwater water range - assigned for sonar waves. The living being S1, S2 is also white teres transmission means for electromagnetic waves or sonar waves assigned net. The transmission means transmits the signals of these transmission means to we at least one receiver E1. . .E4 for the detection of at least the position of the objects and / or living things.  

Die Positionserfassung erfolgt ähnlich dem GPS-System, allerdings begrenzt auf ei­ nen räumlich begrenzten Bereich, der letztlich in Abhängigkeit der Sende- und Emp­ fangsleistung von Sender und Empfänger bestimmt ist. Vorzugsweise wird dem we­ nigstens einen Objekt und/oder dem wenigsten einen Lebewesen S1, S2 ein Sender 10 zugeordnet, der gemäß Fig. 1, 2 Signale an mehrere zumindest vorübergehend ortsfeste Empfänger E1. . .E4 sendet. Gemäß Fig. 3 kann jedoch ein Empfänger 12 dem Objekt O und/oder dem Lebewesen S1, S2 zugeordnet sein, der die Signale meh­ rerer im und um den räumlich begrenzten Bereich angeordneter, zumindest während der Datenerfassung ortsfester Sender 17 empfängt und die empfangenen Sendedaten mittels eines eigenen Senders 12 an einen weiteren Empfänger 13 zur Lagedetektion sendet. Dabei werden mit Hilfe einer ausreichend großen Anzahl von Empfängern E1, E2, E3, E4 bzw. Sendern 17 in einem abgegrenzten Raum die Distanz der Sender von jedem Empfänger zyklisch erfasst. Vorteilhafterweise sollten wenigstens drei Empfänger E1. . .E4 bzw. Sender 17 vorhanden sein, um aufgrund der ermittelten Di­ stanzdaten die Position von Objekt O oder Lebewesen S1, S2 auf der Fläche berech­ nen zu können. Bevorzugterweise wird aufgrund der zu ermittelnden Daten die Lö­ sung eingesetzt, bei der die Daten des Senders am Objekt O und/oder am Lebewesen S1, S2 die Daten an Empfänger E1. . .E4 senden. Die erfassten Distanzen werden an einen Rechner R1 gemeldet. Dieser wertet die Signale mit einer Auswerteeinheit A zur Ermittlung von Lage- und/oder Bewegungsdaten des Objekts O und/oder Lebewesen S1, S2 aufgrund der vom Sensorsystem übertragenen Signale aus und berechnet die absoluten Positionen im Raum. Da die Positionen zyklisch bestimmt werden, kann der Rechner nicht nur die Positionen der Sender 10, sondern auch deren Bewegungs­ richtung, Geschwindigkeit und Beschleunigung bestimmen. Die dem Objekt O oder dem Lebewesen S1, S2 zugeordneten Übertragungsmittel, vorzugsweise also der Sender 10 übermittelt zunächst einen Kenndatensatz, damit verschiedene Sender voneinander unterschieden werden können, sowie ein Signal, das von den Empfän­ gern E1. . .E4 empfangen wird. Aufgrund der Empfangsdaten kann der Rechner R1 dann die Position des Senders 10 berechnen. Er kann aber auch weitere Daten über­ tragen. So ist es z. B. möglich, bei einem Ball den Luftdruck und den Drall zu messen und zu übertragen, mit dem der Ball z. B. bespielt wird. Bei Lebewesen S1, S2 können ergänzend auch medizinische Daten z. B. vom zusätzlichen Sender 18 übertragen werden. The position detection is similar to the GPS system, but limited to a spatially limited area that is ultimately determined depending on the transmission and reception performance of the transmitter and receiver. Preferably, the at least one object and / or the least one living being S1, S2 is assigned a transmitter 10 which, according to FIGS. 1, 2, signals to a plurality of at least temporarily stationary receivers E1. , .E4 sends. According to FIG. 3, however, a receiver 12 can be assigned to the object O and / or the living being S1, S2, which receives the signals from a plurality of transmitters 17 arranged in and around the spatially limited area, at least during the data acquisition, and by means of the received transmission data sends its own transmitter 12 to another receiver 13 for position detection. With the help of a sufficiently large number of receivers E1, E2, E3, E4 or transmitters 17, the distance of the transmitters from each receiver is cyclically recorded in a limited space. Advantageously, at least three receivers E1. , .E4 or transmitter 17 may be present in order to be able to calculate the position of object O or living being S1, S2 on the surface on the basis of the determined distance data. The solution is preferably used on the basis of the data to be determined, in which the data of the transmitter on the object O and / or on the living being S1, S2, the data on the receiver E1. , Send .E4. The recorded distances are reported to a computer R1. This evaluates the signals with an evaluation unit A for determining the position and / or movement data of the object O and / or living beings S1, S2 on the basis of the signals transmitted by the sensor system and calculates the absolute positions in space. Since the positions are determined cyclically, the computer can determine not only the positions of the transmitters 10 , but also their direction of movement, speed and acceleration. The transmission means assigned to the object O or the living being S1, S2, preferably the transmitter 10 , initially transmits a characteristic data record so that different transmitters can be distinguished from one another, as well as a signal that the recipients like E1. , .E4 is received. The computer R1 can then calculate the position of the transmitter 10 on the basis of the received data. However, it can also transmit further data. So it is z. B. possible to measure and transmit the air pressure and swirl in a ball with which the ball z. B. is recorded. In the case of living beings S1, S2, medical data, for example, B. transmitted by the additional transmitter 18 .

Im folgenden wird als Ausführungsbeispiel ein Beispiel mit einem Sender 10 erläutert, da bei einem Empfänger im Spielgerät gemäß Fig. 3 das Prinzip nur umgedreht wer­ den muss und die im Spielgerät empfangenen Daten dann wieder nach außen über­ mittelt werden müssen, was dort über den Sender 11 erfolgt.In the following, an example with a transmitter 10 is explained as an exemplary embodiment, since in the case of a receiver in the gaming device according to FIG. 3, the principle is only reversed and the data received in the gaming device must then be transmitted to the outside again, what is there about the transmitter 11 takes place.

Die Positionserfassung eines Objekts O, wie z. B. eines Balls, oder eines Rennwa­ gens, erfolgt ähnlich dem GPS-System, wobei die Signale des dem Objekt O und/oder dem Lebewesen S1, S2 zugeordneten Senders 10 von mehreren Empfängern E1. . .E4 ausgewertet werden. Ermittelt werden kann z. B. die Phasenlage, der Zeitpunkt oder die Feldstärke der empfangenen Signale. Dem Fachmann sind die entsprechenden Alternativen bekannt. So ist z. B. der Zeitpunkt der eintreffenden Signale relativ zu ei­ ner allen Empfängern bekannten Zeit eine gute Möglichkeit, die Distanz zu berechnen. Die weitere Erläuterung erfolgt hier am Beispiel einer Detektion der Phasenlage der empfangenen Signale.The position detection of an object O, such as. B. a ball, or a Rennwa gene, is similar to the GPS system, the signals of the object O and / or the living being S1, S2 assigned transmitter 10 from several receivers E1. , .E4 can be evaluated. Can be determined z. B. the phase position, the time or the field strength of the received signals. The corresponding alternatives are known to the person skilled in the art. So z. B. the time of the incoming signals relative to egg ner all known time receivers a good way to calculate the distance. The further explanation takes place here using the example of a detection of the phase position of the received signals.

Damit die Phasenlage der empfangenen Signale ermittelt und verglichen werden kön­ nen, müssen die Phasendetektoren der Empfänger E1. . .E4 über eine Ringleitung SL gemäß Fig. 1 miteinander synchronisiert werden. Es muss sich dabei nicht um eine hardwaremäßige Leitung handeln; es ist nur erforderlich, die Empfänger auf geeignete Weise zu synchronisieren. Die Genauigkeit der Positionsmessung kann durch Erhö­ hung der Anzahl der Empfänger E1. . .E4 verbessert werden. So sollten die Empfänger vorzugsweise an relevanten Stellen angeordnet werden, wobei es nicht erforderlich ist, dass sie wie in Fig. 1 zum Beispiel außen um das dort dargestellte Spielfeld F herum angeordnet sind, das dort den räumlich abgegrenzten Bereich darstellt. Ge­ nauso ist es möglich, die Empfänger mittig innerhalb eines räumlich begrenzten Be­ reichs anzuordnen, wobei die Grenzen der Genauigkeit hier dem Fachmann bekannt sind. Je dichter nämlich die Empfänger beieinander stehen, desto schwieriger ist eine Detektion von Objekten O und/oder Lebewesen S1, S2 zu ermitteln, insbesondere wenn der Abstand des Objekts oder Lebewesens zu den Empfängern zunimmt.So that the phase position of the received signals can be determined and compared, the phase detectors of the receivers E1. , .E4 are synchronized with one another via a ring line SL according to FIG. 1. It does not have to be a hardware line; it is only necessary to appropriately synchronize the receivers. The accuracy of the position measurement can be increased by increasing the number of receivers E1. , .E4 can be improved. For example, the receivers should preferably be arranged at relevant points, although it is not necessary for them, as in FIG. 1, for example, to be arranged outside around the playing field F shown there, which represents the spatially delimited area there. It is also possible to arrange the receiver centrally within a spatially limited area, the limits of accuracy being known to the person skilled in the art here. This is because the closer the receivers are to each other, the more difficult it is to detect objects O and / or living beings S1, S2, in particular if the distance of the object or living being from the receivers increases.

Im Falle des Spielfeldes F in Fig. 1 wird man z. B. bei einem Fußballspiel Empfänger vor allem in Tornähe anordnen. Um die Position des Objekts mit ausreichender Ge­ nauigkeit im dreidimensionalen Raum messen zu können, sollten vorzugsweise min­ destens vier Empfänger eingesetzt werden. So sind im Beispiel der Fig. 1 jeweils ein Empfänger E1, E2 hinter dem Tor am Boden und je ein Empfänger E3, E4 auf jeder Seite der Mittellinie am Boden angeordnet. Die Anordnung am Boden ist nicht zwin­ gend erforderlich.In the case of the playing field F in FIG . B. In a football game, arrange receivers especially near the goal. In order to be able to measure the position of the object with sufficient accuracy in three-dimensional space, at least four receivers should preferably be used. In the example of FIG. 1, a receiver E1, E2 is arranged on the floor behind the gate and one receiver E3, E4 on each side of the center line on the floor. The arrangement on the floor is not absolutely necessary.

Der den Objekten O und/oder den Lebewesen, hier zwei Spielern S1, S2, zugeordnete Sender 10 sendet zu einem bestimmten Zeitpunkt ein Startsignal, indem z. B. der Trä­ gerwelle ein Peak aufmoduliert wird. Die Entfernungsmessung erfolgt durch Zählen der Nulldurchgänge in gleicher Richtung der Trägerwelle und Addition der Phasenver­ schiebung. Bei einer Trägerfrequenz von 300 MHz ergibt sich eine Wellenlänge von 1 m. Wird die Phasenverschiebung im Bereich von 0 bis 360° mit einer Genauigkeit von ±2% gemessen, so ergibt sich eine Positionsauflösung von ca. ±2 cm. Die Ge­ nauigkeit kann mit Erhöhung der Trägerfrequenz gesteigert werden. Eine Distanz von z. B. 40 m entspricht einer Gesamtphasenverschiebung von 14400°. Da die Positionen der Empfänger E1. . .E4 bekannt sind, kann aus den Phasenverschiebungsdifferenzen über ein relativ einfaches Gleichungssystem mit vier unabhängigen Gleichungen die Position des Senders berechnet werden. Das Ergebnis liefert zwei Lösungen, wobei die Lösung, bei der sich der Sender 12 unterhalb der Erdoberfläche befindet, ver­ nachlässigt werden kann. Da das Gleichungssystem überbestimmt ist, können die zusätzlichen Informationen zur Verbesserung der Auflösung herangezogen werden. Dies ist auch der Grund, warum die Auflösung durch Erhöhung der Empfängeranzahl gesteigert werden kann. Bei der alternativen Ausführungsform eines Empfänger 12 am Objekt O und/oder an den Lebewesen S1, S2 wird z. B. der Startimpuls allen Sen­ dern aufmoduliert.The transmitter 10 assigned to objects O and / or living beings, here two players S1, S2, sends a start signal at a certain point in time, for example by B. the Trä gerwelle a peak is modulated. The distance is measured by counting the zero crossings in the same direction of the carrier wave and adding the phase shift. With a carrier frequency of 300 MHz, the wavelength is 1 m. If the phase shift in the range from 0 to 360 ° is measured with an accuracy of ± 2%, the result is a position resolution of approximately ± 2 cm. The accuracy can be increased by increasing the carrier frequency. A distance of e.g. B. 40 m corresponds to a total phase shift of 14400 °. Since the positions of the receivers E1. , .E4 are known, the position of the transmitter can be calculated from the phase shift differences using a relatively simple system of equations with four independent equations. The result provides two solutions, the solution in which the transmitter 12 is located below the surface of the earth can be neglected. Since the system of equations is overdetermined, the additional information can be used to improve the resolution. This is also the reason why the resolution can be increased by increasing the number of receivers. In the alternative embodiment of a receiver 12 on object O and / or on living beings S1, S2, e.g. B. the start pulse modulated all Sen's.

Die so ermittelten Daten werden der Auswerteeinheit A und dem Rechner R1 zuge­ leitet, der die Gleichungssysteme löst und die absolute Position der Objekte O und der Lebewesen S1, S2 erfasst. Durch die zyklische Messung kann ein Vektor für die Be­ wegungsrichtung des Senders 10 bestimmt werden. Als Ergebnis steht damit die Po­ sition und/oder die Bewegungsrichtung des Senders 10 zur Verfügung.The data determined in this way are fed to the evaluation unit A and the computer R1, which solves the systems of equations and detects the absolute position of the objects O and the living beings S1, S2. A vector for the direction of movement of the transmitter 10 can be determined by the cyclical measurement. As a result, the position and / or the direction of movement of the transmitter 10 is thus available.

Dem Rechner R1 zugeordnet ist eine Datenbank 14 mit einem Expertenwissen über die Beziehung zwischen den Objekten O und/oder den Lebewesen S1, S2. Diese Be­ ziehungen können z. B. Daten sein, die die Priorität der Abarbeitung einzelner Objekte beinhalten. So können auf einem Containerbahnhof die Container dadurch gekenn­ zeichnet sein, wie lange ihre Standzeit dauert (first in - first out) und welchen Inhalt die Container haben. Auf einem Spielfeld F sind die im Expertenwissen gespeicherten Beziehungen z. B. die Regeln des jeweiligen Spiels, um daraus spielrelevante Infor­ mationen zu erstellen. Solche spielrelevanten Informationen können z. B. beim Fußball Linienüberschreitungen, Tore oder die Entscheidung über Eckball, Einwurf als auch Abseitspositionen sein. Spielrelevante Informationen sind insbesondere im Trainings­ bereich für verschiedene Sportarten aber z. B. auch die Wurfbahn eines Speers oder Diskus, der Bewegungsablauf des Läufers, der Absprungpunkt beim Dreisprung und dergleichen.A database 14 with an expert knowledge of the relationship between the objects O and / or the living beings S1, S2 is assigned to the computer R1. These relationships can be such. B. Be data that include the priority of processing individual objects. At a container station, the containers can be characterized by how long their service life lasts (first in - first out) and what content the containers have. On a playing field F, the relationships stored in the expert knowledge are e.g. B. the rules of the respective game to create game-relevant information. Such game-relevant information can e.g. B. in football line crossings, goals or the decision on corner kick, throw-in and offside positions. Game-relevant information is especially in the training area for different sports but such. B. also the throwing path of a spear or discus, the course of movement of the runner, the jump point in the triple jump and the like.

Die so gewonnenen Informationen können verschieden weiter verwendet werden. Sie können einem Schiedsrichter oder Trainer unmittelbar zur Verfügung gestellt werden. Sie können statistisch ausgewertet werden oder für eine mediale Aufbereitung des Bewegungsablaufs im Mehrkanalverfahren oder über ein Datennetz Usern zur Verfü­ gung gestellt werden, um insbesondere Spielabläufe attraktiver zu machen oder auch virtuell darzustellen.The information obtained in this way can be used in various ways. she can be immediately made available to a referee or trainer. They can be evaluated statistically or for a media preparation of the Movement sequence available to users in a multi-channel process or via a data network be made in order to make game processes more attractive or also to represent virtually.

Alternativ kann anstelle des Sensorsystems ein Positionserfassungssystem passiv die Objekte und/oder Lebewesen erfassen. So können z. B. mehrere Bild gebende Kame­ ras den Bewegungsablauf von Objekten und/oder Lebewesen erfassen, und ein Rech­ ner R1 tastet die ermittelten Bilder zur Erfassung der Position der Objekte und/oder Lebewesen ab. Dazu wird ein Raster auf das Bild gelegt und, nachdem vorzugsweise zu Beginn der Aufnahme die Objekte und/oder Lebewesen für den Rechner entspre­ chend gekennzeichnet wurden, lassen sich die Bewegungsabläufe verfolgen. Man kann aber auch die Objekte und/oder Lebewesen mit Mitteln kennzeichnen, die diese z. B. für Wärmebildkameras unterscheidbar machen. Zudem ist die je nach Zustand von den Lebewesen abgestrahlte Wärme auch ein Indiz für deren Gesamtzustand.Alternatively, a position detection system can passively replace the sensor system Detect objects and / or living things. So z. B. several image-giving came ras capture the movement of objects and / or living things, and a rake ner R1 scans the determined images to record the position of the objects and / or Living beings. To do this, a grid is placed on the image and, after that, preferably correspond to the objects and / or living beings for the computer at the beginning of the recording have been marked accordingly, the movement sequences can be followed. Man can also identify the objects and / or living beings by means of these e.g. B. distinguishable for thermal imaging cameras. It is also depending on the condition Heat radiated by living beings is also an indication of their overall condition.

In beiden Fällen (aktiv oder passiv) können Mittel zur Überprüfung der Lage- und/oder Bewegungsdaten auf Bewegungsabläufe, wie bestimmte Bewegungsmuster, vorgese­ hen sein. Aus diesen Bewegungsabläufen lassen sich zudem durch Differenzierung nach der Zeit Geschwindigkeit und Beschleunigung der Objekte und/oder Lebewesen bestimmen. Diese Überprüfung, die im Rechner R1 erfolgen kann, ermöglicht vor allem bei der Überwachung von Spielabläufen oder Rennabläufen eine Aussage über die z. B. regelgerechte Bewegung von Objekten und/oder Lebewesen. Aber auch im Logi­ stikbereich kann anhand der vorliegenden Informationen überprüft werden, ob z. B. ordnungsgemäß der seit langem einlagernde Container rechtzeitig wieder weiterge­ leitet wird.In both cases (active or passive) means to check the situation and / or Movement data on movement sequences, such as certain movement patterns, read hen. These movements can also be differentiated according to the time speed and acceleration of objects and / or living things determine. This check, which can be carried out in the computer R1, enables above all when monitoring game processes or racing processes, a statement about the  e.g. B. regular movement of objects and / or living beings. But also in the lodge Stikbereich can be checked based on the information available, whether z. B. the container that has been in storage for a long time has been properly resumed in good time is leading.

Claims (6)

1. Verfahren zur Eichung eines Sensorsystems zur Bestimmung zumindest der Posi­ tion von Objekten (O) und/oder Lebewesen (S1, S2) im Raum, dadurch gekennzeichnet, dass Empfangselemente (E1. . .E4) für von einem Sen­ sorsystem erfasste und übertragene Daten von den Objekten (O) und/oder Lebe­ wesen (S1, S2) in einem vorgegebenen, abgegrenzten Raum den Raum überdec­ kend eingerichtet werden und dass ein Eichübertragungselement (40) nacheinan­ der an signifikanten Positionen des Raums angeordnet wird, um die Solldaten des Sensorsystems aufgrund der vom Eichübertragungselement (40) ermittelten Ist- Daten zu eichen.1. A method for calibrating a sensor system for determining at least the position of objects (O) and / or living beings (S1, S2) in space, characterized in that receiving elements (E1 ... E4) for a sensor system detected and transmitted Data from the objects (O) and / or living beings (S1, S2) in a predetermined, delimited room can be set up to cover the room and that a calibration transmission element ( 40 ) is arranged one after the other at significant positions in the room in order to provide the desired data of the room To calibrate the sensor system on the basis of the actual data determined by the calibration transmission element ( 40 ). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Eichübertra­ gungselement (40) Diskontinuitäten im Raum bestimmt, wobei aufgrund der durch das Eichübertragungselement geeichten, signifikanten Positionen bei der Erfas­ sung der Objekte (O) und/oder Lebewesen (S1, S2) diese Diskontinuitäten mittels eines Rechners (R1) ausgeglichen werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the calibration transmission element ( 40 ) determines discontinuities in space, due to the calibrated by the calibration transmission element, significant positions in the detection of the objects (O) and / or living beings (S1, S2) these discontinuities can be compensated for using a computer (R1). 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Eichü­ bertragungselement (40) ermittelten Ist-Daten mit einem externen Positionserfas­ sungssystem zur Optimierung der Soll-Daten abgeglichen werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the actual data determined by the calibration transmission element ( 40 ) are compared with an external position detection system for optimizing the target data. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das externe Positionserfassungssystem ein Satelliten-Positionserfassungssystem, z. B. das GPS oder das Euro-PS ist.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the external position detection system a satellite position detection system, e.g. B. is the GPS or the Euro-PS. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionserfassungssystem passiv die Objekte und/oder Lebewesen er­ fasst.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the position detection system passively objects and / or living things sums up. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das passive Positi­ onserfassungssystem mehrere Bild gebende Kameras umfasst und dass der Rechner (R1) die ermittelten Bilder zur Erfassung der Position der Objekte und/oder Lebewesen abtastet.6. The method according to claim 5, characterized in that the passive positi detection system includes several imaging cameras and that the Computer (R1) the determined images for recording the position of the objects and / or scans living beings.