DE102020124248A1 - System mit einer Mehrzahl von mobilen Einheiten - Google Patents

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Abstract

Es wird ein System (1) mit einer Mehrzahl N von mobilen Einheiten (10 - 60) umfassend zumindest eine erste mobile Einheit (10) und eine zweite mobile Einheit (20) vorgeschlagen, wobei die jeweilige mobile Einheit (10 - 60) eine Anzahl von Sende-/Empfangseinheiten (11, 21, 31, 41, 51, 61) zum Senden und/oder Empfangen von elektromagnetischen Signalen aufweist, mit N ≥ 2, wobei die erste mobile Einheit (10) aufweist:zumindest eine Sende-/Empfangseinheit (11), welche derart angeordnet und dazu eingerichtet ist, elektromagnetische Signale von zumindest einer der Sende-/Empfangseinheiten (21) der zweiten mobilen Einheit (20) zu empfangen und elektromagnetische Signale an zumindest eine der Sende-/Empfangseinheiten (21) der zweiten mobilen Einheit (20) zu senden,eine Bestimmungseinheit (12), welche dazu eingerichtet ist, eine Laufzeit (L) und/oder einen Einfallswinkel (W) der zwischen der zumindest einen Sende-/ Empfangseinheit (11) der ersten mobilen Einheit (10) und der zumindest einen Sende-/Empfangseinheit (21) der zweiten mobilen Einheit (20) übertragenen elektromagnetischen Signale zu bestimmen,eine Ermittlungseinheit (13), welche dazu eingerichtet ist, eine Position (P2) der zweiten mobilen Einheit (20) mittels der bestimmten Laufzeit (L) und/oder des bestimmten Einfallswinkels (W) zu ermitteln,eine Speichereinheit (14), welche dazu eingerichtet ist, eine Anzahl von ermittelten Positionen (P2) der zweiten mobilen Einheit (20) zu speichern, undeine Einstelleinheit (15), welche dazu eingerichtet ist, eine Eigenposition (P1) der ersten mobilen Einheit (10) mittels der gespeicherten Anzahl von ermittelten Positionen (P2) der zweiten mobilen Einheit (20) einzustellen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein System (Anordnung) mit einer Mehrzahl von mobilen Einheiten umfassend zumindest eine erste mobile Einheit und eine zweite mobile Einheit, wobei die jeweilige mobile Einheit eine Anzahl von Sende-/Empfangseinheiten zum Senden und/oder Empfangen von elektromagnetischen Signalen aufweist.
  • Beispielsweise aus der Kraftfahrzeugtechnik ist bekannt, eine Mehrzahl von Kraftfahrzeugen, beispielsweise LKW's, gemeinsam zu steuern. Hierbei sei beispielhaft auf die in dem Dokument DE 10 2008 026 686 A1 beschriebene elektronische Deichsel verwiesen. Bei dieser elektronischen Deichsel werden zur automatischen Steuerung der einzelnen Fahrzeuge Abstandsradar oder optische Abstandsmessung eingesetzt.
  • Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes System von mobilen Einheiten zu schaffen.
  • Gemäß einem ersten Aspekt wird ein System mit einer Mehrzahl N von mobilen Einheiten umfassend zumindest eine erste mobile Einheit und eine zweite mobile Einheit vorgeschlagen, wobei die jeweilige mobile Einheit eine Anzahl von Sende-/Empfangseinheiten zum Senden und/oder Empfangen von elektromagnetischen Signalen aufweist, mit N ≥ 2. Dabei weist die erste mobile Einheit auf:
    • zumindest eine Sende-/Empfangseinheit, welche derart angeordnet und dazu eingerichtet ist, elektromagnetische Signale von zumindest einer der Sende-/Empfangseinheiten der zweiten mobilen Einheit zu empfangen und elektromagnetische Signale an zumindest eine der Sende-/Empfangseinheiten der zweiten mobilen Einheit zu senden,
    • eine Bestimmungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, eine Laufzeit und/oder einen Einfallswinkel der zwischen der zumindest einen Sende-/ Empfangseinheit der ersten mobilen Einheit und der zumindest einen Sende-/ Empfangseinheit der zweiten mobilen Einheit übertragenen elektromagnetischen Signale zu bestimmen,
    • eine Ermittlungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, eine Position der zweiten mobilen Einheit mittels der bestimmten Laufzeit und/oder des bestimmten Einfallswinkels zu ermitteln,
    • eine Speichereinheit, welche dazu eingerichtet ist, eine Anzahl von ermittelten Positionen der zweiten mobilen Einheit zu speichern, und
    • eine Einstelleinheit, welche dazu eingerichtet ist, eine Eigenposition der ersten mobilen Einheit mittels der gespeicherten Anzahl von ermittelten Positionen der zweiten mobilen Einheit einzustellen.
  • Aus der bestimmten Laufzeit kann die Distanz oder Entfernung zwischen den mobilen Einheiten berechnet werden. Der Einfallswinkel kann auch als Signaleinfallswinkel bezeichnet werden. Der Einfallwinkel kann basierend auf Phasendifferenzen der übertragenen elektromagnetischen Signale ermittelt werden.
  • Bei dem vorliegenden System kann die erste mobile Einheit die Position der anderen mobilen Einheit, d. h. der zweiten mobilen Einheit, mittels der übertragenen elektromagnetischen Signale bzw. Funksignale bestimmen. Die übertragenen Funksignale sind insbesondere breitbandige Funksignale, bevorzugt ultrabreitbandige Funksignale. Die ultrabreitbandigen Funksignale können auch als UWB-Signale bezeichnet werden (UWB, Ultra-Wideband). Entsprechend kann die jeweilige Sende-/Empfangseinheit auch als UWB-Einheit oder UWB-Modul bezeichnet werden.
  • Die Speichereinheit speichert zumindest eine ermittelte Position der zweiten mobilen Einheit. Damit ist die Anzahl von ermittelten Positionen der zweiten mobilen Einheit, welche die Speichereinheit speichert größer gleich Eins.
  • Die jeweilige mobile Einheit hat in ihrem Frontbereich eine Anzahl M von Sende-/Empfangseinheiten und in ihrem Heckbereich eine Anzahl M von Sende-/Empfangseinheiten, mit M ≥ 1. Insbesondere hat die jeweilige mobile Einheit in ihrem Frontbereich eine Mehrzahl M von Sende-/Empfangseinheiten und in ihrem Heckbereich eine Mehrzahl M von Sende-/Empfangseinheiten, mit M ≥ 2.
  • Die mobile Einheit ist als ein Fahrzeug, insbesondere als ein Landfahrzeug, als ein Luftfahrzeug oder als ein Wasserfahrzeug, als ein Roboter oder eine robotische Plattform, oder als eine Drohne oder als ein tragbares elektronisches Gerät für eine Einsatzkraft ausgebildet.
  • Im letzten Beispiel kann das tragbare elektronische Gerät in einem Westenadapter angeordnet oder integriert sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die jeweilige Sende-/Empfangseinheit (Transceiver) dazu eingerichtet, Funksignale als die elektromagnetischen Signale zu senden und/oder zu übertragen. Die Funksignale sind insbesondere breitbandige Funksignale, bevorzugt in einem Frequenzbereich zwischen 1 GHz und 20 GHz, besonders bevorzugt in einem Frequenzbereich zwischen 3,5 GHz und 6,5 GHz.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die jeweilige mobile Einheit zusätzlich eine Anzahl von optischen Sensoren aufweisen. Die optischen Sensoren können ein zusätzliches Mittel zur relativen Positionsbestimmung und Peilung ausbilden. Die optischen Sensoren können beispielsweise Radar, Infrarotkameras, Tagsichtkameras oder Wärmebildkameras umfassen. Des Weiteren kann die jeweilige mobile Einheit auch eine Anzahl an Ultraschallsensoren zur relativen Positionsbestimmung verwenden. Insbesondere ist hierzu ein aktiver oder passiver Marker, wie beispielsweise eine Lichtquelle oder eine modulierte Lichtquelle, an der anderen mobilen Einheit oder den anderen mobilen Einheiten angebracht. Für das Beispiel Radar kann der Marker als ein Reflektor ausgebildet sein. Insbesondere sichert die Verwendung unterschiedlicher Technologien die Kommunikation zwischen den mobilen Einheiten ab.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Speichereinheit dazu geeignet, die verschiedenen zeitabhängigen Positionen der zweiten mobilen Einheit mit einem jeweiligen Zeitstempel zu versehen und in einer Positionstabelle zu speichern.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Einstelleinheit dazu eingerichtet, zur Einstellung der Eigenposition der ersten mobilen Einheit, insbesondere zur fortlaufenden Einstellung der Eigenposition der ersten mobilen Einheit, in Abhängigkeit der gespeicherten Anzahl von ermittelten Positionen der zweiten mobilen Einheit einen Kurs, eine Geschwindigkeit und/oder einen Abstand der ersten mobilen Einheit einzustellen, insbesondere zu regeln.
  • Beispielsweise kann der Kurs der ersten mobilen Einheit dabei in Abhängigkeit eines bestimmten Kurses der zweiten mobilen Einheit berechnet werden. Insbesondere können der Kurs der ersten mobilen Einheit und der Kurs der zweiten mobilen Einheit sich einander entsprechen, insbesondere mit einer gewissen Latenzzeit. Entsprechendes gilt für die Geschwindigkeiten der ersten mobilen Einheit und der zweiten mobilen Einheit. Der Abstand der ersten mobilen Einheit wird insbesondere relativ zu der zweiten mobilen Einheit eingestellt bzw. geregelt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Einstelleinheit dazu eingerichtet, zur Einstellung der Eigenposition der ersten mobilen Einheit, insbesondere zur fortlaufenden Einstellung der Eigenposition der ersten mobilen Einheit, eine Trajektorie in Abhängigkeit der gespeicherten Anzahl von ermittelten Positionen der zweiten mobilen Einheit zu bestimmen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die jeweilige mobile Einheit eine Antriebseinheit zum Fahren, insbesondere zum semi-autonomen Fahren oder zum autonomen Fahren der mobilen Einheit. Dabei ist die Einstelleinheit dazu eingerichtet, die Antriebseinheit zum Befahren der bestimmten Trajektorie anzusteuern. Die Antriebseinheit kann beispielsweise einen Motor, ein Getriebe und Antriebsmittel, wie Reifen oder Ketten, sowie eine Steuereinrichtung zur Steuerung desselben aufweisen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die erste mobile Einheit auch die Trajektorien einer Mehrzahl von anderen mobilen Einheiten aufzeichnen und dann einer beliebigen dieser aufgezeichneten Trajektorie folgen oder auch meiden. Auch hier können Abstandsregelungen, Kurs-/Geschwindigkeitsveränderungen, Versetzungen und/oder ein Ausweichen durchgeführt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die N mobilen Einheiten des Systems dazu eingerichtet, mittels der für die mobilen Einheiten bestimmten Trajektorien eine sich bewegende Kolonne von mobilen Einheiten auszubilden. Dabei gilt N ≥ 2, bevorzugt N ≥ 3, besonders bevorzugt N ≥ 4.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die N mobilen Einheiten des Systems dazu eingerichtet, mittels der für die mobilen Einheiten bestimmten Trajektorien einen sich bewegenden Schwarm von mobilen Einheiten auszubilden. Dabei gilt N ≥ 2, bevorzugt N ≥ 3, besonders bevorzugt N ≥ 4.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Bestimmungseinheit dazu eingerichtet, Laufzeitdifferenzen und/oder Phasendifferenzen der zwischen der zumindest einen Sende-/Empfangseinheit der ersten mobilen Einheit und der zumindest einen Sende-/Empfangseinheit der zweiten mobilen Einheit übertragenen elektromagnetischen Signale zu bestimmen. Dabei ist die Ermittlungseinheit dazu eingerichtet, die Position der zweiten mobilen Einheit mittels der bestimmten Laufzeitdifferenzen und/oder der bestimmten Phasendifferenzen zu ermitteln.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die zumindest eine Sende-/Empfangseinheit der ersten mobilen Einheit dazu eingerichtet, ein Daten tragendes elektromagnetisches Signal an die zumindest eine Sende-/Empfangseinheit der zweiten mobilen Einheit zu senden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfassen die Daten eine Identifikation der ersten mobilen Einheit, einen Zeitstempel, die Eigenposition der ersten mobilen Einheit und/oder die ermittelte Position der zweiten mobilen Einheit.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Ermittlungseinheit dazu eingerichtet, die Position der zweiten mobilen Einheit mittels der bestimmten Laufzeit und/oder des bestimmten Einfallswinkels zu ermitteln und mittels weiterer Positionsdaten zu plausibilisieren oder zu korrigieren.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Einstelleinheit dazu eingerichtet, eine absolute Eigenposition der ersten mobilen Einheit mittels der gespeicherten Anzahl von ermittelten Positionen der zweiten mobilen Einheit und/oder mittels weiterer Positionsdaten zu ermitteln.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die weiteren Positionsdaten mittels zumindest eines globalen Satellitennavigationssystems, mittels zumindest einer inertialen Messeinheit, mittels einer Laufzeit-/Phasendifferenzmessung von von zumindest einer externen Quelle gesendeten Signalen (z.B. HF-Signalen, Lichtsignalen, Ultraschallsignalen), mittels Signalen einer Referenz, insbesondere eines Sendemasten, und/oder mittels einer optischen räumlich (spatial) differenzierenden Beobachtung zumindest eines Emitters einer externen Quelle bereitgestellt.
  • Die jeweilige Einheit, zum Beispiel die Bestimmungseinheit, die Ermittlungseinheit oder die Einstelleinheit, kann hardwaretechnisch und/oder auch softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann die Einheit als Vorrichtung oder als Teil einer Vorrichtung, zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor, ausgebildet sein. Bei einer softwaretechnischen Implementierung kann die Einheit als Computerprogrammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein.
  • Ein Computerprogrammprodukt, wie z.B. ein Computerprogramm-Mittel, kann beispielsweise als Speichermedium, wie z.B. Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikations-Netzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammprodukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Systems mit einer Mehrzahl N von mobilen Einheiten umfassend zumindest eine erste mobile Einheit und eine zweite mobile Einheit vorgeschlagen, wobei die jeweilige mobile Einheit eine Anzahl von Sende-/Empfangseinheiten zum Senden und/oder Empfangen von elektromagnetischen Signalen aufweist.
  • Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte, welche vorzugsweise durch die erste mobile Einheit durchgeführt werden:
    • In einem ersten Schritt werden elektromagnetische Signale zwischen zumindest einer der Sende-/Empfangseinheiten der ersten mobilen Einheit und zumindest einer der Sende-/Empfangseinheiten der zweiten mobilen Einheit übertragen.
  • In einem zweiten Schritt werden eine Laufzeit und/oder ein Einfallswinkel der übertragenen elektromagnetischen Signale an der ersten mobilen Einheit bestimmt.
  • In einem dritten Schritt wird eine Position der zweiten mobilen Einheit mittels der bestimmten Laufzeit und/oder des bestimmten Einfallswinkels ermittelt.
  • In einem vierten Schritt wird eine Anzahl von ermittelten Positionen der zweiten mobilen Einheit auf der ersten mobilen Einheit gespeichert.
  • In einem fünften Schritt wird eine Eigenposition der ersten mobilen Einheit mittels der gespeicherten Anzahl von ermittelten Positionen der zweiten mobilen Einheit eingestellt.
  • Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
  • Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
    • 1 zeigt ein schematisches Bild eines ersten Ausführungsbeispiels eines Systems mit einer Mehrzahl von mobilen Einheiten;
    • 2 zeigt ein schematisches Bild eines Beispiels von zwischen zwei mobilen Einheiten übertragenen Daten;
    • 3 zeigt ein schematisches Bild eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Systems mit einer Mehrzahl von mobilen Einheiten; und
    • 4 zeigt ein schematisches Bild eines dritten Ausführungsbeispiels eines Systems mit einer Mehrzahl von mobilen Einheiten.
  • In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
  • 1 zeigt ein schematisches Bild eines ersten Ausführungsbeispiels eines Systems 1 mit einer Mehrzahl N von mobilen Einheiten 10, 20. Ohne Einschränkung der Allgemeinheit hat das Systems 1 der 1 zwei mobile Einheiten 10 und 20, mit N = 2. Beispiele für die mobilen Einheiten 10, 20 umfassen Fahrzeuge, beispielsweise Landfahrzeuge, Luftfahrzeuge oder Unterwasserfahrzeuge, Drohnen sowie Roboter oder robotische Plattformen. Ferner kann die jeweilige mobile Einheit 10, 20 auch als ein tragbares elektronisches Gerät für eine Einsatzkraft ausgebildet sein.
  • Insbesondere können die mobilen Einheiten 10, 20 baugleich ausgebildet sein, was für das Ausführungsbeispiel der 1 zutrifft. Das System 1 der 1 hat mit N = 2 eine erste mobile Einheit 10 sowie eine, insbesondere baugleiche, zweite mobile Einheit 20.
  • Die erste mobile Einheit 10 umfasst eine Mehrzahl M von Sende-/Empfangseinheiten 11. Ohne Einschränkung der Allgemeinheit ist M = 6 in 1. Von den sechs Sende-/Empfangseinheiten 11 hat die mobile Einheit 10 drei in ihrem Frontbereich und drei in ihrem Heckbereich. Die jeweilige Sende-/Empfangseinheit 11 ist dabei dazu eingerichtet, Funksignale als die elektromagnetischen Signale zu senden und/oder zu übertragen. Dabei sind die Funksignale insbesondere breitbandig, bevorzugt in einem Frequenzbereich zwischen 1 GHz und 20 GHz, besonders bevorzugt in einem Frequenzbereich zwischen 3,5 GHZ und 6,5 GHZ. Entsprechend können die Sende-/Empfangseinheiten 11 auch als UWB-Einheiten oder UWB-Module bezeichnet werden (UWB; Ultra Wideband).
  • Des Weiteren umfasst die mobile Einheit 10 eine Bestimmungseinheit 12, eine Ermittlungseinheit 13, eine Speichereinheit 14 und eine Einstelleinheit 15.
  • Die entsprechend baugleiche zweite mobile Einheit 20 der 1 umfasst ebenfalls sechs Sende-/Empfangseinheiten 21, von denen drei im Frontbereich und drei im Heckbereich angeordnet sind. Ferner hat die zweite mobile Einheit 20 ebenso eine Bestimmungseinheit 22, eine Ermittlungseinheit 23, eine Speichereinheit 24 sowie eine Einstelleinheit 25.
  • Aufgrund der Baugleichheit der beiden mobilen Einheiten 10 und 20 in 1 wird im Folgenden insbesondere auf die erste mobile Einheit 10 und ihre Einheiten 11 bis 15 eingegangen.
  • Die in dem Heckbereich der ersten mobilen Einheit 10 angeordneten Sende-/Empfangseinheiten 11 sind derart angeordnet und ausgerichtet, um mit den im Frontbereich der zweiten mobilen Einheit 20 angeordneten Sende-/Empfangseinheiten 21 der zweiten mobilen Einheit Signale austauschen zu können. Dabei sind die drei Sende-/Empfangseinheiten 11 in dem Heckbereich der ersten mobilen Einheit 10 derart angeordnet und eingerichtet, elektromagnetische Signale von den in den Frontbereich der zweiten mobilen Einheit 20 angeordneten Sende-/Empfangseinheiten 21 zu empfangen und elektromagnetische Signale an diese in dem Frontbereich der zweiten mobilen Einheit 20 angeordneten Sende-/Empfangseinheiten 21 zu senden. Insbesondere kann jede der Sende-/Empfangseinheiten 11 der ersten mobilen Einheit 10 Signale mit jeder der Sende-/Empfangseinheiten 21 der zweiten mobilen Einheit 20 austauschen.
  • Die Bestimmungseinheit 12 ist dazu eingerichtet, eine Laufzeit L, indiziert durch die Signalstrecken in 1, und/oder einen Einfallswinkel W der zwischen den Sende-/Empfangseinheiten 11 des Heckbereichs der ersten mobilen Einheit 10 und der Sende-/Empfangseinheiten 21 des Frontbereichs der zweiten mobilen Einheit 20 übertragenen elektromagnetischen Signale zu bestimmen.
  • Dabei ist die Ermittlungseinheit 13 dann dazu eingerichtet, eine Position P2 der zweiten mobilen Einheit 20 mittels der bestimmten Laufzeit L und/oder des bestimmten Einfallswinkels W zu ermitteln. Damit ermittelt die Ermittlungseinheit 13 der ersten mobilen Einheit 10 die Position P2 der anderen, hier der zweiten mobilen Einheit 20.
  • Ferner ist die Bestimmungseinheit 12 vorzugsweise dazu eingerichtet, Laufzeitdifferenzen und/oder Phasendifferenzen der zwischen den Sende-/Empfangseinheiten 11 der ersten mobilen Einheit 10 und der Sende-/Empfangseinheiten 21 der zweiten mobilen Einheit 20 übertragenen elektromagnetischen Signale zu bestimmen. Dann kann die Ermittlungseinheit 13 die Position P2 der zweiten mobilen Einheit 20 mittels der bestimmten Laufzeitdifferenzen und/oder der bestimmten Phasendifferenzen ermitteln.
  • Die Speichereinheit 14 der ersten mobilen Einheit 10 ist dazu eingerichtet, eine Anzahl, insbesondere eine Mehrzahl, von ermittelten Positionen P2 der zweiten mobilen Einheit 20 zu speichern. Insbesondere speichert die Speichereinheit 14 ermittelte Positionen P2 mit einem jeweils zugeordneten aktuellen Zeitstempel, um eine chronologische Abfolge von ermittelten Positionen P2 der zweiten mobilen Einheit 20 bilden zu können. Hierdurch ist die mobile Einheit 10 zur relativen Lokalisierung und Peilung gegenüber der zweiten mobilen Einheit 20 geeignet.
  • Die Einstelleinheit 15 ist dazu eingerichtet, eine Eigenposition P1 der ersten mobilen Einheit 10 mittels der gespeicherten Anzahl von ermittelten Positionen P2 der zweiten mobilen Einheit 20 einzustellen. Dabei kann die Einstelleinheit 15 insbesondere eine Antriebseinheit (nicht gezeigt) der ersten mobilen Einheit 10 entsprechend ansteuern, um die Eigenposition P1 der ersten mobilen Einheit 10 einzustellen.
  • Dabei ist die Einstelleinheit 15 insbesondere dazu eingerichtet, zur Einstellung, insbesondere zur fortlaufenden Einstellung, der Eigenposition P1 der ersten mobilen Einheit 10 einen Kurs, eine Geschwindigkeit und/oder einen Abstand der ersten mobilen Einheit 10, insbesondere gegenüber der zweiten mobilen Einheit 20 einzustellen, insbesondere zu regeln.
  • Des Weiteren kann die Einstelleinheit 15 auch, zusätzlich oder alternativ, eine Trajektorie in Abhängigkeit der gespeicherten Anzahl von ermittelten Positionen P2 der zweiten mobilen Einheit 20 bestimmen. In diesem Fall kann die Einstelleinheit 15 auch die Antriebseinheit entsprechend zum Befahren der bestimmten Trajektorie ansteuern.
  • Des Weiteren kann die Einstelleinheit 15 dazu eingerichtet sein, die Eigenposition P1 als absolute Eigenposition mittels der gespeicherten Anzahl von ermittelten Positionsdaten P2 der zweiten mobilen Einheit 20 und mittels weiterer Positionsdaten PD zu ermitteln. Die weiteren Positionsdaten PD können beispielsweise mittels zumindest eines globalen Navigations-Satellitensystems (GNSS, Global Navigation Satellite System), mittels zumindest einer inertialen Messeinheit (IMU-Einheit), mittels einer Laufzeit-/Phasendifferenzmessung von von zumindest einer externen Quelle gesendeten Ultraschallsignalen, von Signalen einer Referenz, beispielsweise eines Sendemastens 70 (siehe 3), und/oder mittels einer optischen räumlich differenzierenden Beobachtung zumindest eines Lichtemitters einer externen Quelle bereitgestellt werden.
  • Des Weiteren können die Sende-/Empfangseinheiten 11 (sowie 21) dazu eingerichtet sein, Daten D mittels der elektromagnetischen Signale auszutauschen. Dabei können die Daten D auf die elektromagnetischen Signale aufmoduliert werden. Hierzu zeigt die 2 ein schematisches Bild eines Beispiels von zwischen zwei mobilen Einheiten 10, 20 übertragenen Daten D. Die Daten D der 2 umfassen eine Identifikation I der sendenden ersten mobilen Einheit 10, einen aktuellen Zeitstempel, die Eigenposition P1 der ersten mobilen Einheit 10 und die ermittelte Position P2 der zweiten mobilen Einheit 20. Des Weiteren können die Daten D auch Korrekturdaten oder die empfangenen weiteren Positionsdaten PD (nicht gezeigt) umfassen.
  • Beispiele für bestimmte Bewegungsmuster einer Mehrzahl von mobilen Einheiten sind in den 3 und 4 dargestellt. Die mobilen Einheiten 10 - 60 der 3 und 3 entsprechen insbesondere den mobilen Einheiten 10, 20 der 1 und sind aus Gründen der Übersichtlichkeit reduziert dargestellt. So zeigt die 3 ein System 1 mit sechs mobilen Einheiten 10 - 60, die gemeinsam eine Kolonne K (oder einen Konvoy) ausbilden. Dabei bilden die mobilen Einheiten 10 - 60 des Systems 1 nach 3 eine Kolonne K derart, dass die erste mobile Einheit 10 die führende Einheit ist und damit den Kurs oder die Trajektorie für die weiteren mobilen Einheiten vorgibt.
  • Die zweite mobile Einheit 20 folgt mittels der zwischen der ersten mobilen Einheit 10 und der zweiten mobilen Einheit 20 ausgetauschten elektromagnetischen Signale der ersten mobilen Einheit 10.
  • Entsprechend folgt die dritte mobile Einheit 30 der zweiten mobilen Einheit 20, die vierte mobile Einheit 40 folgt der dritten mobilen Einheit 30, die fünfte mobile Einheit 50 folgt der vierten mobilen Einheit 40 und zu guter Letzt folgt die sechste mobile Einheit 60 der fünften mobilen Einheit 50.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel der 4 hingegen bilden die mobilen Einheiten 10 - 50 des in 4 gezeigten Systems 1 einen sich bewegenden Schwarm S von mobilen Einheiten.
  • Hierbei können die Informationen zur Einstellung der Abstände und der relativen Positionen, insbesondere der Abstände und der Winkel der mobilen Einheiten 10 - 50 untereinander, von einem externen Führungssystem an die mobilen Einheiten 10 - 50 übertragen werden. Alternativ kann auch die erste mobile Einheit 10 das Führungssystem ausbilden und die entsprechenden weiteren mobilen Einheiten 20 - 50 können gemäß der Vorgaben der ersten mobilen Einheit 10 bzw. der relativen Positionen der ersten mobilen Einheit 10 folgen.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    System
    10
    mobile Einheit
    11
    Sende-/Empfangseinheit
    12
    Bestimmungseinheit
    13
    Ermittlungseinheit
    14
    Speichereinheit
    15
    Einstelleinheit
    20
    mobile Einheit
    21
    Sende-/Empfangseinheit
    22
    Bestimmungseinheit
    23
    Ermittlungseinheit
    24
    Speichereinheit
    25
    Einstelleinheit
    30
    mobile Einheit
    40
    mobile Einheit
    50
    mobile Einheit
    60
    mobile Einheit
    70
    Sendemast
    D
    Daten
    I
    Identifikation
    K
    Kolonne
    L
    Laufzeit
    P1
    Position der ersten mobilen Einheit
    P2
    Position der zweiten mobilen Einheit
    PD
    Positionsdaten
    S
    Schwarm
    W
    Einfallswinkel
    Z
    Zeitstempel
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102008026686 A1 [0002]

Claims (15)

  1. System (1) mit einer Mehrzahl N von mobilen Einheiten (10 - 60) umfassend zumindest eine erste mobile Einheit (10) und eine zweite mobile Einheit (20), wobei die jeweilige mobile Einheit (10 - 60) eine Anzahl von Sende-/Empfangseinheiten (11, 21, 31, 41, 51, 61) zum Senden und/oder Empfangen von elektromagnetischen Signalen aufweist, mit N ≥ 2, wobei die erste mobile Einheit (10) aufweist: zumindest eine Sende-/Empfangseinheit (11), welche derart angeordnet und dazu eingerichtet ist, elektromagnetische Signale von zumindest einer der Sende-/Empfangseinheiten (21) der zweiten mobilen Einheit (20) zu empfangen und elektromagnetische Signale an zumindest eine der Sende-/Empfangseinheiten (21) der zweiten mobilen Einheit (20) zu senden, eine Bestimmungseinheit (12), welche dazu eingerichtet ist, eine Laufzeit (L) und/oder einen Einfallswinkel (W) der zwischen der zumindest einen Sende-/ Empfangseinheit (11) der ersten mobilen Einheit (10) und der zumindest einen Sende-/Empfangseinheit (21) der zweiten mobilen Einheit (20) übertragenen elektromagnetischen Signale zu bestimmen, eine Ermittlungseinheit (13), welche dazu eingerichtet ist, eine Position (P2) der zweiten mobilen Einheit (20) mittels der bestimmten Laufzeit (L) und/oder des bestimmten Einfallswinkels (W) zu ermitteln, eine Speichereinheit (14), welche dazu eingerichtet ist, eine Anzahl von ermittelten Positionen (P2) der zweiten mobilen Einheit (20) zu speichern, und eine Einstelleinheit (15), welche dazu eingerichtet ist, eine Eigenposition (P1) der ersten mobilen Einheit (10) mittels der gespeicherten Anzahl von ermittelten Positionen (P2) der zweiten mobilen Einheit (20) einzustellen.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Sende-/Empfangseinheit (11, 21, 31, 41, 51, 61) dazu eingerichtet ist, Funksignale, insbesondere breitbandige Funksignale, bevorzugt in einem Frequenzbereich zwischen 1 GHz und 20 GHz, besonders bevorzugt in einem Frequenzbereich zwischen 3,5 GHz und 6,5 GHz, als die elektromagnetischen Signale zu senden und/oder zu übertragen.
  3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinheit (15) dazu eingerichtet ist, zur Einstellung der Eigenposition (P1) der ersten mobilen Einheit (10), insbesondere zur fortlaufenden Einstellung der Eigenposition (P1) der ersten mobilen Einheit (10), in Abhängigkeit der gespeicherten Anzahl von ermittelten Positionen (P2) der zweiten mobilen Einheit (20) einen Kurs, eine Geschwindigkeit und/oder einen Abstand der ersten mobilen Einheit (10) einzustellen, insbesondere zu regeln.
  4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinheit (15) dazu eingerichtet ist, zur Einstellung der Eigenposition (P1) der ersten mobilen Einheit (10), insbesondere zur fortlaufenden Einstellung der Eigenposition (P1) der ersten mobilen Einheit (10), eine Trajektorie in Abhängigkeit der gespeicherten Anzahl von ermittelten Positionen (P2) der zweiten mobilen Einheit (20) zu bestimmen.
  5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige mobile Einheit (10 - 60) eine Antriebseinheit zum Fahren, insbesondere zum semi-autonomen Fahren oder zum autonomen Fahren, der mobilen Einheit (10 - 60) aufweist, wobei die Einstelleinheit (15) dazu eingerichtet ist, die Antriebseinheit zum Befahren der bestimmten Trajektorie anzusteuern.
  6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die N mobilen Einheiten (10 - 60) des Systems (1), mit N ≥ 2, bevorzugt mit N ≥ 3, besonders bevorzugt mit N ≥ 4, dazu eingerichtet sind, mittels der für die mobilen Einheiten (10 - 60) bestimmten Trajektorien eine sich bewegende Kolonne (K) von mobilen Einheiten (10 - 60) auszubilden.
  7. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die N mobilen Einheiten (10 - 50) des Systems (1), mit N ≥ 2, bevorzugt mit N ≥ 3, besonders bevorzugt mit N ≥ 4, dazu eingerichtet sind, mittels der für die mobilen Einheiten (10 - 50) bestimmten Trajektorien einen sich bewegenden Schwarm (S) von mobilen Einheiten (10 - 50) auszubilden.
  8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmungseinheit (12) dazu eingerichtet ist, Laufzeitdifferenzen und/oder Phasendifferenzen der zwischen der zumindest einen Sende-/Empfangseinheit (11) der ersten mobilen Einheit (10) und der zumindest einen Sende-/Empfangseinheit (21) der zweiten mobilen Einheit (20) übertragenen elektromagnetischen Signale zu bestimmen, wobei die Ermittlungseinheit (13) dazu eingerichtet ist, die Position (P2) der zweiten mobilen Einheit (20) mittels der bestimmten Laufzeitdifferenzen und/oder der bestimmten Phasendifferenzen zu ermitteln.
  9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Sende-/Empfangseinheit (11) der ersten mobilen Einheit (10) dazu eingerichtet ist, ein Daten (D) tragendes elektromagnetisches Signal an die zumindest eine Sende-/Empfangseinheit (21) der zweiten mobilen Einheit (20) zu senden.
  10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten (D) eine Identifikation (I) der ersten mobilen Einheit (10), einen Zeitstempel (Z), die Eigenposition (P1) der ersten mobilen Einheit (10) und/oder die ermittelte Position (P2) der zweiten mobilen Einheit (20) umfassen.
  11. System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlungseinheit (13) dazu eingerichtet ist, die Position (P2) der zweiten mobilen Einheit (20) mittels der bestimmten Laufzeit (L) und/oder des bestimmten Einfallswinkels (W) zu ermitteln und mittels weiterer Positionsdaten (PD) zu plausibilisieren oder zu korrigieren.
  12. System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinheit (15) dazu eingerichtet ist, eine absolute Eigenposition (P1) der ersten mobilen Einheit (10) mittels der gespeicherten Anzahl von ermittelten Positionen (P2) der zweiten mobilen Einheit (20) und/oder mittels weiterer Positionsdaten (PD) zu ermitteln.
  13. System nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Positionsdaten (PD) mittels zumindest eines globalen Navigationssatellitensystems, mittels zumindest einer inertialen Messeinheit, mittels einer Laufzeit-/Phasendifferenzmessung von von zumindest einer externen Quelle gesendeten Signalen, mittels Signalen einer Referenz, insbesondere eines Sendemasten (70), und/oder mittels einer optischen räumlich differenzierenden Beobachtung zumindest eines Emitters einer externen Quelle bereitgestellt werden.
  14. System nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige mobile Einheit (10 - 60) in ihrem Frontbereich eine Anzahl von Sende-/Empfangseinheiten (11, 21), insbesondere eine Mehrzahl von Sende-/Empfangseinheiten (11, 21), und in ihrem Heckbereich eine Anzahl von Sende-/Empfangseinheiten (11, 21), insbesondere eine Mehrzahl von Sende-/Empfangseinheiten (11, 21), aufweist.
  15. System nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die mobile Einheit (10 - 60) als ein Fahrzeug, insbesondere als ein Landfahrzeug, als ein Luftfahrzeug oder als ein Wasserfahrzeug, als ein Roboter oder eine robotische Plattform, als eine Drohne oder als ein tragbares elektronisches Gerät für eine Einsatzkraft ausgebildet ist.
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