LU501459B1 - Verfahren zum Ermitteln eines Signalursprungs - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Signalursprungs (1), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Empfangen von wenigstens einem Signal (2) durch eine erste Empfangseinheit (3), die wenigstens drei erste Empfänger (4) aufweist, wobei auf der Basis des einen empfangenen Signals (2) ein Signalpunkt (S1-S6) ermittelt wird, Empfangen von wenigstens einem Signal (2) durch eine zweite Empfangseinheit (5), die wenigstens drei zweite Empfänger (6) aufweist, wobei auf der Basis des empfangenen Signals (2) ein anderer Signalpunkt (P1-P6) ermittelt wird, wobei bestimmt wird, ob der Signalpunkt (S1-S6) und der andere Signalpunkt (P1-P6) zueinander synchron sind und der dem Signalursprung (1) abhängig von dem Signalpunkt (S1-S6) und dem anderen Signalpunkt (P1-P6) ermittelt wird.

Description

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Verfahren zum Ermitteln eines Signalursprungs

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Signalursprungs. AuBerdem betrifft die

Erfindung eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Signalursprungs und eine Verwendung des

Verfahrens bei einer ein- oder mehrdimensionalen Positionsbestimmung.

Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Vorrichtungen bekannt, mittels denen die

Position eines Objekts im Raum ermittelt werden kann. Dabei ist eine in Figur 1 gezeigte

Vorrichtung 9 bekannt, die einen Sender und eine Empfängereinheit mit drei Empfängern aufweist. Weder der Sender noch die Empfängereinheit sind in Figur 1 gezeigt. Der Sender emittiert Sendesignale 12, insbesondere Schallimpulse, die sich sphärisch ausbreiten. Die

Schallimpulse treffen auf das Objekt 13 und werden von dem Objekt 13 reflektiert. Dabei wird angenommen, dass sich die reflektierten Schallwellen von einem Punkt, der im Folgenden

Signalursprung 1 genannt wird, sphärisch ausbreiten. Die reflektierten Signale 2, insbesondere

Schallwellen, werden von den drei Empfängern der Empfängereinheit empfangen.

Ein Abstand zwischen der Vorrichtung 9 und dem Objekt 13 wird über die Laufzeit zwischen einem Zeitpunkt, zu dem der Schallimpuls emittiert wird, und einem anderen Zeitpunkt, zu dem das Echo, also die reflektierte Schallwelle, empfangen wird, bestimmt. Ein Raumwinkel des

Objekts 13 wird aus einem Phasenunterschied der von den einzelnen Empfängern empfangenen

Schallwellen bestimmt. Im Ergebnis kann auf der Basis der empfangenen Signale 2 ein

Signalursprung 1 bestimmt werden. Insbesondere kann die Lage des Signalursprungs 1 im Raum bestimmt werden.

In den meisten Anwendungen der Vorrichtung 9 befindet sich das Objekt 13 in einer Umgebung mit einer oder mehreren Fremdsignalquellen 14. Eine derartige Anordnung ist in Figur 2 gezeigt.

Die Fremdsignalquelle 14 kann eine Fremdschallquelle sein. Die Fremdschallquelle kann Signale 2 aussenden, die von der Vorrichtung 9 direkt empfangen werden. Alternativ oder zusätzlich kônnen Reflektionen der von der Fremdschallquelle emittierten Signale 2 von der der Vorrichtung 9 empfangen werden.

Die Empfänger der Vorrichtung 9 empfangen somit die vom Objekt 13 reflektierten Schallwellen als auch den von der Fremdschallquelle 14 emittierten Schallwellen. Die Vorrichtung ermittelt nun auf der Basis der empfangenen Schallwellen drei Signalpunkte S1, S2, S3. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, entspricht nur der Signalpunkt S1 dem Signalursprung, also dem Objektpunkt von dem sich der reflektierte Schall sphärisch ausbreitet. Die verbleibenden zwei Signalpunkte S2 und S3 sind Fehlsignale. Die Fehlsignale resultieren daraus, dass die Empfänger nicht mit der

Fremdschallquelle synchronisiert ist, sodass eine Bestimmung der Lage des Signalursprungs 1 mittels Laufzeitmessung zu fehlerhaften Ergebnissen führt. Die Richtung des empfangenen

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Signals kann über die Phasenunterschiede der Empfänger der Empfangseinheit ermittelt. Dabei sind die Richtungen der empfangenen Signale in Figur 2 als gerade Linien dargestellt, auf denen die Signalpunkte S1-S3 angeordnet sind.

Eine Fremdsignalquelle kann eine Ultraschallquelle sein. Dabei kann eine Fremdsignalquelle ein weiterer aktiver Sensor sein, der Sendesignale aussendet und mit der Vorrichtung nicht gekoppelt ist. Wie zuvor bereits ausgeführt ist, kann bei einer derartigen Anordnung keine Aussage zum

Abstand des Objekts 13 von der Vorrichtung 9 getroffen werden, da Fremdsignalquelle nicht synchronisiert mit der Vorrichtung ein Sendesignal aussendet. Insofern führt eine

Laufzeitmessung zu ungenauen Ergebnissen, weil der Vorrichtung 9 nicht bekannt ist, ob das empfangene Signal 2 von dem Objekt 13 stammt oder von der Fremdsignalquelle 14.

Um die Position des Objekts präzise bestimmen zu kônnen, müssen daher die Fehlsignale ausgefiltert werden. Dies erfolgt derzeit dadurch, dass mehrere Messungen durchgeführt werden und auf der Basis der Messergebnisse Fehlsignale erkannt werden. Die bekannten Verfahren weisen jedoch den Nachteil auf, dass das Herausfiltern der Fehlsignale rechenintensiv ist und somit lange dauert. Außerdem weisen die bekannten Verfahren eine geringe Zuverlässigkeit auf und durch das Verrechnen von mehreren Messungen steigt die Latenz. Insofern kann die

Vorrichtung 9 nicht in Anwendungen eingesetzt werden, wie beispielsweise einem fahrenden

Roboter und/oder einem Kraftfahrzeug, bei dem die Positionsbestimmung des Objekts schnell erfolgen muss, um auf der Basis der bestimmten Position eine Entscheidung hinsichtlich

Fahrrichtung und/oder Fahrgeschwindigkeit tätigen zu können.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem der

Signalursprung schnell und zuverlässig ermittelt werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Ermitteln eines Signalursprungs, wobei das

Verfahren folgende Schritte umfasst:

Empfangen von wenigstens einem Signal durch eine erste Empfangseinheit, die wenigstens drei erste Empfänger aufweist, wobei auf der Basis des einen empfangenen Signals ein Signalpunkt ermittelt wird,

Empfangen von wenigstens einem Signal durch eine zweite Empfangseinheit, die wenigstens drei zweite Empfänger aufweist, wobei auf der Basis des empfangenen Signals ein anderer Signalpunkt ermittelt wird, wobei bestimmt wird, ob der Signalpunkt und der andere Signalpunkt zueinander synchron sind und der dem Signalursprung abhängig von dem Signalpunkt und dem anderen Signalpunkt ermittelt wird.

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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung bereitzustellen, mittels der ein Signalursprung schnell ermittelt werden kann.

Die Aufgabe wird gelôst durch eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Signalursprungs mit einer ersten Empfangseinheit zum Empfangen von wenigstens einem Signal, die wenigstens drei erste Empfänger aufweist, einer zweiten Empfangseinheit zum Empfangen von wenigstens einem Signal, die wenigstens drei zweite Empfänger aufweist und einer Rechnereinrichtung, die auf der Basis des von der ersten Empfangseinheit empfangenen Signals einen Signalpunkt und auf der Basis des von der zweiten Empfangseinheit empfangenen Signals einen anderen Signalpunkt ermittelt, wobei die Rechnereinrichtung bestimmt, ob der Signalpunkt und der andere Signalpunkt zueinander synchron sind und den

Signalursprung abhängig von dem Signalpunkt und dem anderen Signalpunkt ermittelt.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es eines zeitaufwendigen Herausfilterns der Fehlsignale durch mehrmalige Messungen nicht bedarf, wodurch sich die Latenz der Vorrichtung verringert.

Insbesondere wurde erkannt, dass ein Signalursprung auf einfache Weise ermittelt werden kann, wenn zwei Empfängereinheiten eingesetzt werden, die auf der Basis der empfangenen Signale

Signalpunkte und andere Signalpunkte ermitteln, die dahingehend klassifiziert werden, ob sie zueinander synchron sind oder nicht. Insbesondere werden Signalpunktpaare von zueinander synchronen Signalpunkten ermittelt. Wie nachfolgend näher erläutert wird, kann auf der Basis der

Klassifikation bzw. der Signalpunktpaare der Signalursprung schnell und präzise ermittelt werden, auch wenn eine große Anzahl an Signalpunkten durch die erste und zweite Empfängereinheit ermittelt wird. Insofern kann das Verfahren auch bei Anwendungen, wie beispielsweise eines fahrenden Roboters und/oder einem Kraftfahrzeug, eingesetzt werden, bei denen ein schnelles

Ermitteln des Signalursprungs und somit der Lage des Signalursprungs im Raum notwendig ist.

Als Signalursprung wird ein reales Objekt, insbesondere ein Objektpunkt, verstanden, von dem die von der ersten und zweiten Empfängereinheit empfangenden Signale stammen. Der

Signalursprung kann ein physisches Objekt sein, an dem die Sendesignale reflektieren. Das

Sendesignal kann von dem physischen Objekt erstmalig reflektiert werden. Alternativ kann das physische Objekt auch ein bereits vorher mehrmals reflektiertes Sendesignal reflektieren.

Alternativ kann der Signalursprung eine Signalquelle sein, von der ein Sendesignal emittiert wird, das von der ersten und zweiten Empfängereinheit, insbesondere direkt, empfangen wird. Die

Signalquelle kann ein anderer Sender sein, der Sendesignal aussendet. Alternativ oder zusätzlich kann die Signalquelle jede beliebige Quelle aus der Umgebung der Vorrichtung sein.

Als Signalpunkt wird ein durch die erste Empfängereinheit auf der Basis des empfangenen

Signals ermittelter Punkt im Raum verstanden. Wie oben beschrieben ist, entspricht der

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Signalpunkt in den meisten Fällen nicht dem Signalursprung. Mit anderen Worten, der

Signalpunkt kann ein fiktiver Punkt sein, der aufgrund der Asynchronität des von der Vorrichtung ausgesendeten Sendesignals und des empfangenen Signals resultiert. Der andere Signalpunkt wird durch die zweite Empfängereinheit auf der Basis des gleichen oder eines anderen empfangenen Signals ermittelt. Der andere Signalpunkt kann analog zum Signalpunkt ein fiktiver

Punkt sein, der nicht dem Signalursprung entspricht.

Die erste und zweite Empfängereinheit sind in wenigstens einer Raumrichtung, insbesondere maximal zwei Raumrichtungen, beabstandet zueinander angeordnet. Dies bedeutet, dass die ersten Empfänger der ersten Empfängereinheit und die zweiten Empfänger der zweiten

Empfängereinheit das Signal zu unterschiedlichen Zeitpunkten empfangen können.

Gleichermaßen empfangen die einzelnen ersten Empfänger das Signal zu unterschiedlichen

Zeitpunkten und die einzelnen zweiten Empfänger empfangen das Signal ebenfalls zu unterschiedlichen Zeitpunkten. Die erste Empfängereinheit, insbesondere die ersten Empfänger, und die zweite Empfängereinheit, insbesondere die zweiten Empfänger, können in einer Ebene angeordnet sein. Eine detailliertere Anordnung der ersten und zweiten Empfänger ist nachfolgend näher beschrieben.

Im Sinne der Erfindung sind ein Signalpunkt und ein anderer Signalpunkt zueinander synchron, wenn das empfangene Signal, das zum Ermitteln des Signalpunkts und des anderen

Signalpunkts herangezogen wird, vom selben Signalursprung stammt. Außerdem muss das am

Objekt reflektierte Sendesignal, also das empfange Signal, das zum Ermitteln vom Signalpunkt und dem anderen Signalpunkt herangezogen wird, vom selben Sender der Vorrichtung stammen.

Darüber hinaus ist das Aussenden des Sendesignals über den Sender und das Empfangen des

Signals miteinander synchronisiert. Mit anderen Worten der Sendezeitpunkt ist der Vorrichtung, insbesondere der ersten und zweiten Empfängereinheit bekannt. Es wird im Rahmen der

Erfindung ausgenutzt, dass sich die Signale vom Signalursprung sphärisch ausbreiten. Somit liegt ein Signalpunkt und ein dazu synchroner Signalpunkt auf derselben Wellenfront des Signals.

Als Wellenfront wird bei einer Wellenausbreitung in einem Medium eine Kugelfläche bezeichnet, auf der alle Punkte die gleiche Laufzeit zu dem Signalursprung haben.

Wie nachfolgend näher ausgeführt ist, kann auf verschiedene Weisen geprüft werden, ob der

Signalpunkt und der andere Signalpunkt zueinander synchron sind, auch wenn die Lage des

Signalursprungs nicht bekannt ist.

Dagegen werden im Folgenden zwei Signalpunkte als asynchron bezeichnet, die nicht von demselben Signalursprung stammen. In diesem Fall handelt es sich bei den von der ersten und zweiten Empfängereinheit empfangenen Signale um unterschiedliche Reflexionen oder die empfangenen Signale stammen von einer Fremdschallquelle oder mehreren unterschiedlichen

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Fremdschallquellen. Darüber hinaus können asynchrone Signalpunkte aus dem gleichen

Signalursprung stammen. In diesem Fall empfangen die Empfängereinheiten ein zum

Sendesignal asynchrones empfangenes Signal oder den zum Sendesignal asynchronen

Direktschall einer Fremdschallquelle. Bei asynchronen Signalpunkten ist der Vorrichtung der 5 Sendezeitpunkt des empfangenen Signals nicht bekannt.

Im Ergebnis kann durch die Ermittlung des Signalpunkts und des anderen Signalpunkts, die zueinander synchron sind, die empfangenen Signale erkannt werden, die vom selben

Signalursprung stammen.

Die Rechnereinrichtung kann wenigstens einen Prozessor aufweisen oder ein Prozessor sein.

Darüber hinaus kann die Rechnereinrichtung Bestandteil einer Leiterplatte sein.

Bei einer Ausführung kann die Rechnereinrichtung abhängig vom Bestimmungsergebnis entscheiden, ob der Signalursprung ermittelt wird oder nicht. Insbesondere kann die

Rechnereinrichtung den Signalursprung nicht ermitteln, wenn der Signalpunkt und der andere

Signalpunkt zueinander asynchron sind. Dagegen kann die Rechnereinrichtung den

Signalursprung ermitteln, wenn der Signalpunkt und der andere Signalpunkt zueinander synchron sind. Im Ergebnis kann durch die Klassifikation der Signalpunkte in zueinander synchrone oder asynchrone Signalpunkte der Rechenaufwand reduziert werden. So kônnen nur die zueinander synchronen Signalpunkte für die Bestimmung des Signalursprungs herangezogen werden und die verbleibenden Signalpunkte als Fehlsignale herausgefiltert werden.

Die erste Empfängereinheit kann mehrere Signalpunkte ermitteln. Die zweite Empfängereinheit kann mehrere andere Signalpunkte ermitteln. Dementsprechend können die erste und zweite

Empfängereinheit mehrere Signale empfangen und auf Basis der empfangenen Signale die

Signalpunkte und die anderen Signalpunkte ermitteln. Im Ergebnis können eine Vielzahl von

Signalpunkten und anderen Signalpunkten ermittelt und für die zuvor beschriebene Bestimmung des Signalursprungs herangezogen werden.

Nach Ermittlung der Signalpunkte und der anderen Signalpunkte kann ermittelt werden, welche

Signalpunkte und andere Signalpunkte zueinander synchron sind. Dies erfolgt, bevor der

Signalursprung ermittelt, wobei die Signalpunkte und anderen Signalpunkte, die zueinander synchron sind, zum Bestimmen des Signalursprungs herangezogen werden. Die von der ersten

Empfängereinheit ermittelten ersten Signalpunkte werden untereinander nicht klassifiziert.

Gleichermaßen werden die von der zweiten Empfängereinheit ermittelten zweiten Signalpunkte untereinander nicht klassifiziert.

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Bei einer Ausführung kann zum Bestimmen von zueinander synchronen Signalpunkten und anderen Signalpunkten ausgehend von einem Signalpunkt ermittelt werden, ob ein anderer

Signalpunkt in einem vorgegebenen Bereich um dem Signalpunkt angeordnet ist. Gleichermaßen kann ausgehend von einem anderen Signalpunkt ermittelt werden, ob ein Signalpunkt in einem vorgegebenen Bereich um den anderen Signalpunkt angeordnet ist. Dies kann für alle

Signalpunkte und/oder andere Signalpunkte durchgeführt werden. Dieses Vorgehen bietet sich an, weil erkannt wurde, dass Signalpunkte und andere Signalpunkte, die zueinander synchron sind, nicht beliebig weit voneinander beabstandet sein kônnen. Der vorgegebene Bereich kann eine Kugelform mit dem Signalpunkt oder dem anderen Signalpunkt als Mittelpunkt sein. Im

Ergebnis verringert sich der Rechenaufwand, weil beispielsweise ausgehend für einen

Signalpunkt nicht mehr jeder andere Signalpunkt überprüft werden muss, ob dieser synchron zu dem Signalpunkt ist.

Die Rechnereinrichtung kann festlegen, dass ein Signalpunkt und ein anderer Signalpunkt zueinander synchron sind, wenn ein erster Abstand zwischen dem Signalpunkt und einem

Linienpunkt und ein zweiter Abstand zwischen dem anderen Signalpunkt und dem Punkt eine vorgegebene Bedingung erfüllen. Die Bedingung kann darin bestehen, dass der erste Abstand und der zweite Abstand den gleichen Wert aufweisen oder um einen vorgegebenen Bereich voneinander abweichen. Das Abstellen auf den Abstand zwischen dem Punkt und dem

Signalpunkt und/oder dem anderen Signalpunkt bietet den Vorteil, dass auf genaue Weise ermittelt werden kann, ob der Signalpunkt und der andere Signalpunkt zueinander synchron sind.

So liegen zwei synchrone Signalpunkte vor, wenn sie einen vorgegebenen Abstand nicht überschreiten. In diesem Fall können die Punkte fast aufeinander liegen. Ein exaktes aufeinanderliegend wird jedoch aufgrund Rauschens der ersten und zweiten Empfänger oftmals nicht môglich sein. Dabei spielt bei der Beurteilung der Phasenunterschied zwischen den empfangenen Signalen keine Rolle, was die Klassifikation genau macht. Der vorgegebene

Bereich berücksichtigt, dass die ersten und zweiten Empfänger der ersten Empfangseinheit bzw. der zweiten Empfangseinheit rauschen und somit die Abstände nicht immer exakt mathematisch übereinstimmen werden.

Der Rechenaufwand kann weiter reduziert werden, wenn geprüft wird, ob der Signalpunkt und der andere Signalpunkt voneinander um einen vorgegebenen Abstand entlang einer den

Signalpunkt und den anderen Signalpunkt enthaltenen Kreisbogenlinie beabstandet sind. Die

Kreisbogenlinie kann Bestandteil einer Kugel mit einem Mittelpunkt sein, der auf der

Verbindungsgerade, insbesondere auf der Mitte der Verbindungsgerade, zwischen der ersten und zweiten Empfangseinheit liegt. Die Prüfung kann vor oder im Anschluss an die zuvor beschriebene Abstandsprüfung erfolgen.

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Sind der Signalpunkt und der andere Signalpunkt um einen vorgegebenen Abstand voneinander angeordnet, kann weiter geprüft werden, ob der Signalpunkt und der andere Signalpunkt zueinander synchron sind. Sofern der Abstand zwischen dem Signalpunkt und dem anderen

Signalpunkt größer als der vorgegebene Abstand ist, kann die Prüfung abgebrochen werden.

Durch diese Prüfung wird sichergestellt, dass nicht alle Signalpunkte und/oder anderen

Signalpunkte zum Ermitteln des Signalursprungs herangezogen werden.

Der Punkt kann auf einer Verbindungsgerade zwischen der ersten Empfangseinheit und der zweiten Empfangseinheit angeordnet sein. Die Verbindungsgerade kann zwischen einem

Mittelpunkt der ersten Empfangseinheit und einem Mittelpunkt der zweiten Empfangseinheit verlaufen. Der Mittelpunkt der ersten Empfangseinheit kann in einem Mittelpunkt eines Dreiecks sein, das durch die ersten Empfänger aufgespannt ist. Der Mittelpunkt der zweiten

Empfangseinheit kann in einem Mittelpunkt eines Dreiecks sein, das durch die zweiten

Empfänger aufgespannt ist. Für den Fall, dass eine oder beide Empfangseinheiten mehr als drei

Empfänger aufweist, kann der Mittelpunkt der Mittelpunkt einer durch die Empfänger aufgespannten Fläche sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Verbindungsgerade zwischen einem ersten Empfänger der ersten Empfangseinheit und einem zweiten Empfänger der zweiten

Empfangseinheit verlaufen. Der Punkt kann ein Mittelpunkt der Verbindungsgerade sein.

Bei einer besonderen Ausführung kann zum Prüfen, ob ein Signalpunkt und ein anderer

Signalpunkt zueinander synchron sind, eine Signalpunktgerade ermittelt werden, die durch den

Signalpunkt und den anderen Signalpunkt verläuft. Wie oben bereits beschrieben ist, kônnen der

Signalpunkt und der andere Signalpunkt in einem vorgegebenen Bereich voneinander beabstandet angeordnet sein, sodass nicht alle Signalpunkte und/oder anderen Signalpunkte berücksichtigt werden müssen.

Dabei kann die Rechnereinrichtung festlegen, dass der Signalpunkt und der andere Signalpunkt zueinander synchron sind, wenn eine Lotgerade auf die Signalpunktgerade durch den Mittelpunkt der Verbindungslinie zwischen der ersten und zweiten Empfangseinheit verläuft oder durch einen vorgegebenen Bereich um einen Mittelpunkt der Verbindungslinie zwischen der ersten und zweiten Empfangseinheit verläuft. Somit kann einfache Weise ermittelt werden, ob der

Signalpunkt und der andere Signalpunkt zueinander synchron sind. Das Verfahren kann alternativ oder zusätzlich zu dem zuvor beschriebenen Verfahren zum Klassifizieren der Signalpunkte und der anderen Signalpunkte eingesetzt werden. Der vorgegebene Bereich berücksichtigt, dass die ersten und zweiten Empfänger der ersten Empfangseinheit bzw. der zweiten Empfangseinheit rauschen, sodass die Lotgerade nicht genau durch den Mittelpunkt verläuft.

Bei einer weiteren Ausführung zum Prüfen, ob ein Signalpunkt und ein anderer Signalpunkt zueinander synchron sind, kann eine erste Gerade ermittelt werden, die durch wenigstens einen

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Signalpunkt und die erste Empfangseinheit verläuft. Dabei kann die erste Gerade durch einen

Mittelpunkt der ersten Empfangseinheit oder durch einen ersten Empfänger der ersten

Empfangseinheit verlaufen. Der Mittelpunkt der ersten Empfangseinheit kann in einem

Mittelpunkt eines Dreiecks sein, das durch die ersten Empfänger aufgespannt ist. Darüber hinaus kann eine zweite Gerade ermittelt werden, die durch wenigstens einen anderen Signalpunkt und die zweite Empfangseinheit verläuft. Dabei kann die zweite Gerade durch einen Mittelpunkt der zweiten Empfangseinheit oder durch einen zweiten Empfänger der zweiten Empfangseinheit verlaufen. Der Mittelpunkt der zweiten Empfangseinheit kann in einem Mittelpunkt eines Dreiecks sein, das durch die zweiten Empfänger aufgespannt ist. Für den Fall, dass eine oder beide

Empfangseinheiten mehr als drei Empfänger aufweist, kann der Mittelpunkt der Mittelpunkt einer durch die Empfänger aufgespannten Fläche sein.

Dabei können die erste und zweite Gerade derart verlaufen, dass sie sich in einem Punkt schneiden. Alternativ können die erste und zweite Gerade derart verlaufen, dass sie zueinander windschief sind. In diesem Fall kann eine andere Lotgerade bestimmt werden, die senkrecht zu der ersten und zweiten Gerade ist und den kürzesten Abstand zwischen der ersten und zweiten

Gerade aufweist. Der Punkt kann ein Punkt der Lotgeraden sein, wobei der Punkt ein Mittelpunkt der Lotgeraden sein kann. Die Geraden können aufgrund eines Rauschens der Empfänger windschief zueinander verlaufen.

Bei diesem Verfahren kann die Rechnereinrichtung festlegen, dass der Signalpunkt und der andere Signalpunkt zueinander synchron sind, wenn ein erster Abstand zwischen dem anderen

Punkt und dem Signalpunkt und ein zweiter Abstand zwischen dem anderen Punkt und dem anderen Signalpunkt eine vorgegebene Bedingung erfüllen. Die vorgegebene Bedingung kann darin bestehen, dass der erste Abstand zwischen dem anderen Punkt und dem Signalpunkt und der zweite Abstand zwischen dem anderen Punkt und dem anderen Signalpunkt den gleichen

Wert aufweisen oder um einen vorgegebenen Bereich voneinander abweichen. Der vorgegebene

Bereich berücksichtigt, dass die ersten und zweiten Empfänger der ersten Empfangseinheit bzw. der zweiten Empfangseinheit rauschen und somit die Abstände nicht immer exakt mathematisch übereinstimmen werden.

Somit kann auf einfache Weise ermittelt werden, ob der Signalpunkt und der andere Signalpunkt zueinander synchron sind. Bei diesem Verfahren wird die sphärische Ausbreitung des Signals von dem Signalursprung ausgenutzt. So müssen aufgrund der sphärischen Ausbreitung bei zueinander synchronen Signalpunkten und anderen Singalpunkten deren Abstände zu dem anderen Punkt gleich oder nahezu gleich sein. Das Verfahren kann alternativ oder zusätzlich zu dem zuvor beschriebenen Verfahren zum Klassifizieren der Signalpunkte und der anderen

Signalpunkte eingesetzt werden.

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Bei einer besonderen Ausführung kann der Signalursprung ermittelt werden, nachdem bestimmt wurde, welche Signalpunkte und anderen Signalpunkte zueinander synchron sind. Insbesondere kann der Signalursprung unter Berücksichtigung des Bestimmungsergebnisses ermittelt werden.

Der Signalursprung kann ermittelt werden, nachdem ein Signalpunktpaar ermittelt wurde.

Alternativ können zuerst alle Signalpunktpaare ermittelt werden und anschließend der

Signalursprung oder die Signalursprünge ermittelt werden. So ist es môglich, dass mehrere

Signalursprünge existieren, wenn mehrere Signalpunktpaare ermittelt werden.

Die Rechnereinrichtung kann zum Bestimmen des Signalursprungs die Lage des Signalpunkts und des zum Signalpunkt synchronen anderen Signalpunkts ermittelt. Dabei kann die

Rechnereinrichtung festlegen, dass der Signalursprung der Lage des Signalpunkts und/oder des anderen Signalpunkts entspricht, wenn die Lage des Signalpunkis und des anderen Signalpunkis gleich ist oder um einen vorgegebenen Bereich voneinander abweichen. Als Lage wird die

Position des Signalpunkts und/oder des anderen Signalpunkts im Raum bezeichnet.

Bei einem alternativen oder zusätzlichen Vorgehen kann eine erste andere Gerade ermittelt werden, die durch einen Signalpunkt und die erste Empfangseinheit verläuft. Die erste andere

Gerade kann durch einen Mittelpunkt oder einen ersten Empfänger der Empfangseinheit verlaufen. Darüber hinaus kann eine zweite andere Gerade ermittelt werden, die durch einen anderen Signalpunkt, der synchron zu dem Signalpunkt ist, und die zweite Empfangseinheit verläuft. Die zweite andere Gerade kann durch einen Mittelpunkt oder einen zweiten Empfänger verlaufen.

Dabei kann die Rechnereinrichtung festlegen, dass der Signalursprung dem Schnittpunkt zwischen der ersten und zweiten anderen Gerade entspricht. Dies für den Fall, dass sich die erste und zweite andere Gerade schneiden. Im Ergebnis entspricht der Signalursprung dem oben beschriebenen Punkt.

Für den Fall, dass die erste andere Gerade und die zweite andere Gerade windschief zueinander verlaufen, kann der Signalursprung dem oben beschriebenen anderen Punkt auf der anderen

Lotgeraden entsprechen.

Bei einer besonderen Ausführung kann die erste Empfangseinheit und die zweite

Empfangseinheit zum selben Zeitpunkt aktiviert werden. Als „aktiviert“ wird verstanden, dass die beiden Empfangseinheiten ab diesem Zeitpunkt Signale empfangen und auswerten können. Vor diesem Zeitpunkt befinden sich die erste und zweite Empfangseinheit in einem inaktiven Zustand, in dem keine Signale empfangen und ausgewertet werden. Der Zeitpunkt, zu dem die erste und zweite Empfangseinheit aktiviert wird, kann einem Zeitpunkt entspricht, zu dem ein Sendesignal durch einen Sender der Vorrichtung emittiert wird. Durch die Aktivierung der beiden

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Empfangseinheiten zum selben Zeitpunkt ist ermôglicht, dass Signalpunkte in zueinander synchron oder asynchron klassifiziert werden kônnen und/oder dass erkannt werden kann, ob die empfangenen Signale vom selben Signalursprung stammen. Insofern kann durch die Aktivierung der beiden Empfangseinheiten zum selben Zeitpunkt eine Ermittlung des Signalursprungs auf einfache Weise realisiert werden.

Die Vorrichtung kann einen Sender zum Emittieren eines Sendesignals aufweisen. Die

Vorrichtung kann einstückig ausgeführt sein. In diesem Fall können die beiden

Empfangseinheiten und der Sender in oder an einem Gehäuse der Vorrichtung angeordnet sein.

Alternativ kann die Vorrichtung mehrstückig ausgeführt sein. In diesem Fall können die beiden

Empfangseinheiten und der Sender als eigene Komponenten ausgeführt sein. Die Komponenten können mit der Rechnereinrichtung elektrisch oder elektronisch verbunden sein.

Bei einer Ausführung der Vorrichtung kann ein erster Empfänger oder ein zweiter Empfänger zusätzlich als Sender fungieren. In diesem Fall weist die Vorrichtung keinen separaten Sender auf, sondern die Sendefunktion wird durch einen ersten oder zweiten Empfänger ausgeführt. Eine derartige Vorrichtung ist kompakt ausgeführt.

Der Sender kann derart ausgebildet sein, dass das Sendesignal eine Welle, insbesondere

Druckwelle, vorzugsweise Schallwelle, oder eine elektro-magnetische Welle ist.

Dementsprechend handelt es sich bei dem empfangenen Signal um eine Welle, insbesondere

Druckwelle, vorzugsweise Schallwelle, oder um eine elektromagnetische Welle. Der Sender kann eine Ultraschallquelle sein.

Der Sender kann zwischen der ersten und zweiten Empfangseinheit angeordnet sein. Dabei kann der Sender auf der Verbindungsgerade, insbesondere auf der Mitte der Verbindungsgerade, zwischen der ersten und zweiten Empfangseinheit angeordnet sein. Darüber hinaus kann der

Sender am Mittelpunkt der Vorrichtung angeordnet sein. Diese Anordnung ist vorteilhaft, wenn die Vorrichtung ein kreisförmig ausgeführtes Gehäuse hat.

Die Vorrichtung kann mehr als zwei Empfangseinheiten, insbesondere drei Empfangseinheiten aufweisen. Dabei können die einzelnen Empfangseinheiten identisch zu der oben beschriebenen ersten und/oder zweiten Empfangseinheit ausgebildet sein. Bei einer kreisförmigen Ausbildung der Vorrichtung und dem Vorsehen von mehr als zwei Empfangseinheiten wird die

Messgenauigkeit erhöht. So wird die Berechnung mit jeweils zwei Empfangseinheiten mehrmals durchgeführt und ein Mittelwert der berechneten Signalpunkte gebildet. .Bei der Berechnung unterscheiden sich die Empfangseinheiten voneinander. Im Ergebnis kann durch eine derartige

Vorgehensweise das Rauschen reduziert werden. Vorteilhaft ist eine Anordnung mit drei

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Empfangseinheiten, die um 120° zueinander versetzt sind, weil dadurch die Genauigkeit in allen drei Raumrichtungen verbessert wird.

Bei einer alternativen Ausführung kann der Sender an einer anderen Stelle angeordnet sein. Der

Sender muss jedoch derart positioniert sein, dass das von dem Signalursprung stammende

Signal von beiden Empfangseinheiten empfangen werden kann.

Die erste Empfangseinheit, insbesondere die ersten Empfänger, und die zweite Empfangseinheit, insbesondere die zweiten Empfänger, können in derselben Ebene angeordnet sein. Der Sender kann in derselben Ebene angeordnet sein, wie die ersten Empfänger und/oder die zweiten

Empfänger.

Ein Abstand der ersten Empfänger zueinander kann höchstens, insbesondere kleiner als, eine halbe Wellenlänge des empfangenen Signals sein. Gleichermaßen kann ein Abstand der zweiten

Empfänger zueinander höchstens, insbesondere kleiner als, eine halbe Wellenlänge des empfangenen Signals sein.

Die ersten und zweiten Empfänger können derart angeordnet sein, dass wenigstens zwei erste

Empfänger der ersten Empfangseinheit und/oder wenigstens zwei zweite Empfänger der zweiten

Empfangseinheit auf einer Geraden angeordnet sind. Der Sender kann auf derselben Geraden angeordnet sein. Dabei kann wenigstens ein erster Empfänger der ersten Empfangseinheit und/oder wenigstens ein zweiter Empfänger der zweiten Empfangseinheit beabstandet von der

Geraden angeordnet sein. Eine derartige Vorrichtung ist kompakt ausgeführt.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird das erfindungsgemäße Verfahren bei einer ein- oder mehrdimensionalen, vorzugsweise dreidimensionalen, Positionsbestimmung, insbesondere mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, eingesetzt. Insbesondere kann das Verfahren bei einem, insbesondere autonom, fahrenden Roboter und/oder Kraftfahrzeug eingesetzt werden.

Bei dem Roboter und/oder Kraftfahrzeug kann der ermittelte Signalursprung zur Fahrrichtung- und/oder Fahrgeschwindigkeitssteuerung herangezogen werden.

In den Figuren ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt, wobei gleiche oder gleichwirkende Elemente zumeist mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine aus dem Stand der Technik bekannte Anordnung bestehend aus einer Vorrichtung mit einem Sender und einer Empfangseinheit und einem Objekt,

Fig. 2 eine aus dem Stand der Technik bekannte Anordnung bestehend aus einer Vorrichtung mit einem Sender und einer Empfangseinheit, einem Objekt und einer Fremdschallquelle,

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Fig.3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführung, die

Signalpunktpaare gemäß einer ersten Variante bestimmt,

Fig. 4 die Vorrichtung gemäß der ersten Ausführung, die Signalpunktpaare gemäß einer zweiten Variante bestimmt,

Fig. 5 die Vorrichtung gemäß der ersten Ausführung, die Signalpunktpaare gemäß einer dritten

Variante bestimmt,

Fig. 6 die Vorrichtung gemäß der ersten Ausführung, die Signalpunktpaare gemäß einer vierten

Variante bestimmt,

Fig. 7 die Vorrichtung gemäß der ersten Ausführung, die einen Signalursprung nach einer ersten Variante bestimmt,

Fig. 8 die Vorrichtung gemäß der ersten Ausführung, die einen Signalursprung nach einer zweiten Variante bestimmt,

Fig. 9 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß der ersten Ausführung,

Fig. 10 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführung und

Fig. 11 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführung.

Bei der in Figur 3 dargestellten Anordnung sind das in Figur 2 dargestellte Objekt 13 und die

Fremdsignalquelle 14 nicht dargestellt. Figur 3 zeigt eine Vielzahl von Signalpunkten S1-S6 und anderen Signalpunkten P1-P6, die durch die Vorrichtung 9 auf Basis der empfangenen, nicht dargestellten Signale 2 ermittelt werden. Dies ist nachfolgend näher erläutert.

Die Vorrichtung 9 unterscheidet sich von der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Vorrichtung darin, dass sie zwei Empfangseinheiten, nämlich eine erste Empfangseinheit 3 und eine zweite

Empfangseinheit 5 aufweist. Die erste Empfangseinheit 3 dient zum Empfangen von wenigstens einem Signal 2 und weist drei erste Empfänger 4 auf. Die zweite Empfangseinheit 5 dient ebenfalls zum Empfangen von wenigstens einem Signal 2 und weist ebenfalls drei zweite

Empfänger 6 auf. Die ersten und zweiten Empfänger 4, 6 sind in Figur 3 nicht dargestellt. Die erste und zweite Empfangseinheit 3, 5 können auch mehr als drei erste und zweite Empfänger 4, 6 aufweisen.

Die Vorrichtung 9 weist außerdem eine Rechnereinrichtung 10 auf, die die auf der Basis des von der ersten Empfangseinheit 3 empfangenen Signals 2 einen Signalpunkt S1-S6 und auf der Basis des von der zweiten Empfangseinheit 5 empfangenen Signals 2 einen anderen Signalpunkt P1-

P6 ermittelt. Die Rechnereinrichtung 10 ist mit der ersten Empfangseinheit 3 und der zweiten

Empfangseinheit 5 elektrisch oder elektronisch verbunden. Die Rechnereinrichtung 10 ist innerhalb eines Gehäuses 15 der Vorrichtung 9 angeordnet. Die erste Empfangseinheit 3, insbesondere die ersten Empfänger, und die zweite Empfangseinheit 5, insbesondere die zweiten

Empfänger, sind am oder im Gehäuse 15 angeordnet. Wie nachfolgend näher ausgeführt ist,

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LU501459 bestimmt die Rechnereinrichtung 10, ob der Signalpunkt S1-S6 und die anderen Signalpunkte

P1-P6 zueinander synchron sind und ermittelt einen Signalursprung 1 abhängig von dem

Signalpunkt S1-S6 und dem anderen Signalpunkt P1-P6.

In Figur 3 sind Signalpunkte S1-S6, die auf der Basis von der ersten Empfangseinheit 3 empfangenen Signalen 2 ermittelt wurden, kreisfôrmig dargestellt. Die anderen Signalpunkte P1-

P6, die auf der Basis der von der zweiten Empfangseinheit 5 empfangenen Signale 2 ermittelt wurde, sind rechteckfôrmig ausgeführt.

Im Folgenden wird die Ermittlung von Signalpunktpaaren gemäß einem ersten Vorgehen beschrieben. Dabei wird von dem ersten Signalpunkt S1 ausgegangen. Die Rechnereinrichtung 10 prüft in einem vorgegebenen Bereich 7, der in Figur 3 kreisfôrmig dargestellt ist und im dreidimensionalen Raum einer Kugel entspricht, ob andere Signalpunkte in dem vorgegebenen

Bereich angeordnet sind. Im vorliegenden Fall sind ein erster anderer Signalpunkt P1 und ein zweiter anderer Signalpunkt P2 in dem vorgegebenen Bereich 7 angeordnet.

In einem nächsten Schritt wird geprüft, ob ein erster Abstand r1 zwischen einem Mittelpunkt M und dem ersten Signalpunkt S1 einem zweiten Abstand r2 zwischen dem Mittelpunkt M und dem ersten anderen Signalpunkt P1 entspricht oder um einen vorgegebenen Bereich voneinander abweicht. Darüber hinaus wird geprüft, ob der erste Abstand r1 einemdritten Abstand r3 zwischen dem Mittelpunkt M und dem zweiten anderen Signalpunkt P2 entspricht oder um einen vorgegebenen Bereich voneinander abweicht. Der Mittelpunkt M liegt auf einer

Verbindungsgeraden 8, die in Figur 3 gestrichelt dargestellt ist, zwischen der ersten

Empfangseinheit 3 und der zweiten Empfangseinheit 5.

Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführung wird festgestellt, dass der erste Signalpunkt S1 und der erste andere Signalpunkt P1 einen gleichen oder im Wesentlichen gleichen Abstand zum

Mittelpunkt M aufweisen. Daher sind der erste Signalpunkt S1 und der erste andere Signalpunkt

P1 zueinander synchron. Hingegen unterscheidet sich der dritte Abstand r3 zwischen dem zweiten anderen Signalpunkt P2 deutlich von dem ersten Abstand r1 zwischen dem Mittelpunkt

M und dem ersten Signalpunk P1, sodass der erste Signalpunkt S1 und der zweite andere

Signalpunkt P2 als asynchron zueinander angesehen werden.

In einem letzten Schritt kann überprüft werden, ob der Abstand des ersten anderen Signalpunkts von dem ersten Signalpunkt S1 entlang einer Kreisbogenlinie 16 einem vorgegebenen Abstand entspricht. Dies ist in Figur 3 der Fall, sodass die Rechnereinrichtung 10 festlegt, dass der erste

Signalpunkt S1 und der erste andere Signalpunkt P1 zueinander synchron sind. Die

Kreisbogenlinie 16 ist Bestandteil einer nicht detailliert dargestellten Kugel mit dem Mittelpunkt

M, der auf der Verbindungsgeraden 8 angeordnet ist.

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Die oben genannten Schritte werden für alle Signalpunkte S2-S6 und/oder die anderen

Signalpunkte P1-P6 wiederholt. Dabei wird festgestellt, dass ein vierter Signalpunkt S4 und ein dritter anderer Signalpunkt P3 zueinander synchron sind.

Fig. 4 zeigt die Vorrichtung 9 gemäß der ersten Ausführung, die Signalpunktpaare gemäß einem zweiten Vorgehen bestimmt. Dabei kann analog zu dem in Figur 3 besprochenen Vorgehen zuerst ein Signalpunkt S1-S6 festgelegt werden und ausgehend von diesem die anderen

Signalpunkte P1-P6 ermittelt werden, die in einem vorgegebenen Bereich 7 um den Signalpunkt

S1-S6 angeordnet sind.

Gemäß dem zweiten Vorgehen wird eine Signalpunktgerade g ermittelt, die durch den ersten

Signalpunkt S1 und den ersten anderen Signalpunkt P1 verläuft. Anschließend wird eine

Lotgerade | ermittelt und geprüft, ob das Lot durch den Mittelpunkt M oder durch einen vorgegebenen Bereich um den Mittelpunkt M verläuft. Im Ergebnis wird geprüft, ob ein Lot | auf die Signalpunktgerade g existiert, das durch den Mittelpunkt M oder durch einen vorgegebenen

Bereich um den Mittelpunkt M verläuft. Dies ist in Figur 4 der Fall, sodass der erste Signalpunkt

S1 und der erste andere Signalpunkt P1 zueinander synchron sind. Die Lotgerade | steht senkrecht auf der Signalpunktgerade g.

Zudem ist in Figur 4 eine weitere Signalpunktgerade g‘ gestrichelt dargestellt, die durch einen sechsten Signalpunkt S6 und einen sechsten anderen Signalpunkt P6 verläuft. Wie aus Figur 4 ersichtlich ist, verläuft eine weitere Lotgerade I' nicht durch den Mittelpunkt oder durch einen vorgegebenen Bereich um den Mittelpunkt M. Dementsprechend sind der sechste Signalpunkt

S6 und der dritte andere Signalpunkt P6 asynchron zueinander.

Die oben genannten Schritte werden fiir alle Signalpunkte S2-S6 und/oder die anderen

Signalpunkte P1-P6 wiederholt.

Fig. 5 zeigt die Vorrichtung gemäß der ersten Ausführung, die Signalpunktpaare gemäß einem dritten Vorgehen bestimmt. Dabei kann analog zu dem in Figur 3 besprochenen Vorgehen zuerst ein Signalpunkt S1-S6 festgelegt werden und ausgehend von diesem die anderen Signalpunkte

P1-P6 ermittelt werden, die in einem vorgegebenen Bereich 7 um den Signalpunkt S1-S6 angeordnet sind.

Bei dem dritten Vorgehen wird eine erste Gerade g1 ermittelt, die durch die erste Empfangseinheit 3, insbesondere durch einen Mittelpunkt der ersten Empfangseinheit 3, und den ersten

Signalpunkt S1 verlauft. Dabei entspricht der Mittelpunk einem Mittelpunkt eines durch die drei ersten Empfänger aufgespannten, nicht dargestellten Dreiecks. Darüber hinaus wird eine zweite

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Gerade g2 ermittelt, die durch die zweite Empfangseinheit 5, insbesondere einen Mittelpunkt der zweiten Empfangseinheit, und den zweiten Signalpunkt S2 verläuft. Dabei entspricht der

Mittelpunk einem Mittelpunkt eines durch die drei zweiten Empfänger aufgespannten, nicht dargestellten Dreiecks.

Wie aus Figur 5 ersichtlich ist, schneiden sich die beiden Geraden in einem Punkt P. In einem nächsten Schritt wird geprüft, ob der erste Signalpunkt S1 und der erste andere Signalpunkt P1 gleich weit von dem anderen Punkt P beabstandet sind oder ob die Abstandsunterschiede in einem vorgegebenen Bereich liegen. Bei der in Figur 5 dargestellten Ausführung sind der erste

Signalpunkt S1 und der erste andere Signalpunkt P1 auf der Bogenlinie des gleichen Kreises k1 um den anderen Punkt P angeordnet, sodass die Bedingung erfüllt ist. In diesem Fall bestimmt die Rechnereinrichtung 10, dass der erste Signalpunkt S1 und der erste andere Signalpunkt P1 zueinander synchron sind.

In Figur 5 ist außerdem eine dritte Gerade g1‘ und eine vierte Gerade g2‘ gestrichelt eingezeichnet, die sich in einem weiteren Punkt P* schneiden. Dabei geht die dritte Gerade g1‘ durch die erste Empfangseinheit 3 und einen sechsten Signalpunkt S6 und die vierte Gerade geht durch die zweite Empfangseinheit 5 und einen vierten anderen Signalpunkt P4. Wie aus Figur 5 ersichtlich ist, liegen der dritte Signalpunkt S3 und der vierte andere Signalpunkt S4 nicht auf der

Bogenlinie desselben anderen Kreises k2, sodass sich der Abstand zwischen dem sechsten

Signalpunkt S6 und dem weiteren Punkt P* von dem Abstand zwischen dem vierten anderen

Signalpunkt P4 und dem weiteren Punkt P‘ deutlich voneinander unterscheiden. Daher bestimmt die Rechnereinrichtung 10, dass der dritte Signalpunkt S3 und der vierte andere Signalpunkt P4 asynchron zueinander sind und somit kein Signalpunktpaar bilden.

Das zuvor beschriebene Verfahren funktioniert ebenfalls, wenn die Geraden windschief zueinander verlaufen. In diesem Fall wird als Punkt P ein Mittelpunkt einer anderen Lotgeraden festgelegt, die senkrecht zur ersten und zweiten Gerade g1, g2 ist und die den kürzesten Abstand zwischen der ersten und zweiten Gerade g1, g2 aufweist. Eine Vorrichtung, bei der das Verfahren bei windschiefen Geraden durchgeführt wird, ist in Figur 6 dargestellt.

Wie aus Figur 6 ersichtlich ist, verlaufen die erste und zweite Gerade g1, g2 windschief zueinander. In Figur 6 ist die andere Lotgerade I1 eingezeichnet, die senkrecht zu der ersten und zweiten Gerade g1, g2 verläuft. Die andere Lotgerade 11 befindet sich dabei an einer Position, bei der die erste und zweite Gerade g1, g2 den kürzesten Abstand zueinander haben.

Der Punkt P befindet sich auf der anderen Lotgerade 11. Insbesondere kann der Punkt P der

Mittelpunkt der anderen Lotgeraden 12 sein. Dabei wird geprüft, ob der Abstand zwischen dem

Punkt P und dem ersten Signalpunkt S1 dem Abstand zwischen dem Punkt P und dem ersten

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LU501459 anderen Signalpunkt P1 entspricht oder der Unterschied in einem vorgegebenen Bereich liegt.

Für den Fall, dass die Bedingung erfüllt ist, sind der erste und der erste andere Signalpunkt S1,

P1 synchron zueinander. Dies ist bei der in Figur 6 dargestellten Ausführung der Fall.

Die oben genannten Schritte werden für alle Signalpunkte S2-S6 und/oder die anderen

Signalpunkte P1-P6 wiederholt.

Fig. 7 zeigt die Vorrichtung 9 gemäß der ersten Ausführung, die einen Signalursprung 1 nach einem ersten Vorgehen bestimmt. Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, sind der vierte Signalpunkt S4 und der dritte andere Signalpunkt P3 sehr nah aneinander angeordnet. Dies bedeutet, dass sich die Lage des vierten Signalpunkts S4 der Lage des dritten anderen Signalpunkt P3 entspricht oder sich um einen zulässigen, vorgegebenen Abstand voneinander unterscheiden. Die

Rechnereinrichtung 10, bestimmt, dass der Signalursprung 1 ebenfalls in dem Bereich, beispielsweise in der Mitte zwischen dem vierten Signalpunkt S4 und dem dritten anderen

Signalpunkt P3, angeordnet ist. In Figur 6 ist der Signalursprung 1 als Objektpunkt eines Objekts 13 dargestellt, von dem das Sendesignal reflektiert wird. Alternativ kann der Signalursprung 1 auch eine Schallquelle sein.

Fig. 8 zeigt die Vorrichtung gemäß der ersten Ausführung, die einen Signalursprung nach einem zweiten Vorgehen bestimmt. Bei diesem Vorgehen wird ebenfalls von den erfassten

Signalpunktpaaren ausgegangen. So wird in Figur 7 von dem in Figur 3 erfassten ersten

Signalpunkt S1 und dem ersten Signalpunkt P1 ausgegangen. Es wird eine erste andere Gerade gla zwischen der ersten Empfangseinheit 3 und dem ersten Signalpunkt S1 und eine zweite andere Gerade gla zwischen der zweiten Empfangseinheit 5 und dem ersten anderen

Signalpunkt P1 gezogen. Der Schnittpunkt beider Geraden entspricht dem Signalursprung 1, der in diesem Fall ebenfalls ein Objektpunkt eines Objekts 13 ist. Im Ergebnis entspricht der

Signalursprung dem in Figur 5 ermittelten Punkt P.

Der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, dass der in Figur 6 dargestellte Punkt P dem dem Signalpunktursprung entspricht. Dies ergibt sich daher, dass der Abstand zwischen dem

Punkt P und dem ersten Signalpunkt S1 dem Abstand zwischen dem Punkt P und dem ersten anderen Signalpunkt P1 entspricht oder der Abstandsunterschied in einem vorgegebenen

Bereich liegt.

Fig. 9 zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung 9 gemäß der ersten

Ausführung. Die Vorrichtung 9 weist ein rechteckförmiges Gehäuse auf. Zwei der drei ersten

Empfänger sind auf einer Geraden g3 angeordnet. Der dritte erste Empfänger 4 ist beabstandet zu der Geraden g3 angeordnet. Der Sender 11 und zwei der drei zweiten Empfänger 6 sind

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LU501459 ebenfalls auf der Geraden g3 angeordnet. Der dritte zweite Empfänger ist beabstandet zu der

Geraden g3 angeordnet. Alle Empfänger sind in derselben Ebene angeordnet. Insbesondere sind alle Empfänger auf derselben Gehäuseseite der Vorrichtung 9 angeordnet.

In Fig. 9 ist die Verbindungslinie 8 zwischen der ersten Empfangseinheit 3 und der zweiten

Empfangseinheit 5 eingezeichnet. Die Verbindungslinie 8 verläuft zwischen einem Mittelpunkt eines durch die ersten Empfänger 4 aufgespannten Dreiecks d1 und einem Mittelpunkt eines durch die zweiten Empfänger 6 aufgespannten Dreiecks d2.

Fig. 10 zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung 9 gemäß einer zweiten

Ausführung. Die Vorrichtung unterscheidet sich von derin Figur 9 dargestellten Vorrichtung darin, dass sie, Insbesondere das Gehäuse 15, einen kreisfôrmigen Querschnitt aufweist, während das

Gehäuse 15 der in Figur 9 dargestellten Ausführung rechteckfôrmig ist. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass die Vorrichtung drei Empfangseinheiten 3, 5, 17 aufweist, wobei jede der

Empfangseinheiten 3, 5, 17 wenigstens drei Empfänger aufweist. Darüber hinaus weist die

Vorrichtung 9 einen Sender 11 auf, der in dem Mittelpunkt der Vorrichtung angeordnet ist. Die

Empfänger der drei Empfangseinheiten und der Sender sind in derselben Ebene angeordnet.

Fig. 11 zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer dritten

Ausführung. Die dritte Ausführung unterscheidet sich von der in Figur 9 dargestellten Ausführung darin, dass das Gehäuse 15 im Querschnitt quadratisch ausgeführt ist. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass die erste Empfangseinheit 3 und die zweite Empfangseinheit 4 zueinander versetzt angeordnet sind. So verläuft eine durch zwei ersten Empfänger 4 verlaufende Gerade g3 nicht koaxial zu einer durch zwei zweite Empfänger 6 verlaufenden Gerade g3, sondern die beiden Geraden sind versetzt zueinander angeordnet. Darüber hinaus ist der Sender 11 auf keiner der beiden Geraden g3 angeordnet.

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BEZUGSZEICHENLISTE

1 Signalursprung 2 empfangenes Signal 3 erste Empfangseinheit 4 erste Empfänger 5 zweite Empfangseinheit 6 zweite Empfänger 7 vorgegebener Bereich 8 Verbindungsgerade 9 Vorrichtung 10 Rechnereinrichtung 11 Sender 12 Sendesignal 13 Objekt 14 Fremdsignalquelle 15 Gehäuse 16 Kreisbogenlinie 17 dritte Empfangseinheit g Signalpunktgerade g‘ weitere Signalpunktgerade g1 erste Gerade gla erste andere Gerade g2 zweite Gerade g2a zweite andere Gerade g3 Gerade g1‘ dritte Gerade g2‘ vierte Gerade k1 Kreis k2 anderer Kreis

Lotgerade

I andere Lotgerade rn erster Abstand r2 zweiter Abstand r3 dritter Abstand

P Punkt

P* weiterer Punkt

M Mittelpunkt der Verbindungsgeraden

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S1-S6 erster bis sechster Signalpunkt

P1-P6 erster bis sechster anderer Signalpunkt

Claims (1)

1. 002A0005LU

   12.02.2022 20 _ LU501459 PATENTANSPRUCHE

   1. Verfahren zum Ermitteln eines Signalursprungs (1), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Empfangen von wenigstens einem Signal (2) durch eine erste Empfangseinheit (3), die wenigstens drei erste Empfänger (4) aufweist, wobei auf der Basis des einen empfangenen Signals (2) ein Signalpunkt (S1-S6) ermittelt wird, Empfangen von wenigstens einem Signal (2) durch eine zweite Empfangseinheit (5), die wenigstens drei zweite Empfänger (6) aufweist, wobei auf der Basis des empfangenen Signals (2) ein anderer Signalpunkt (P1-P6) ermittelt wird, wobei bestimmt wird, ob der Signalpunkt (S1-S6) und der andere Signalpunkt (P1-P6) zueinander synchron sind und der Signalursprung (1) abhängig von dem Signalpunkt (S1-S6) und dem anderen Signalpunkt (P1-P6) ermittelt wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass a. abhängig vom Bestimmungsergebnis der Signalursprung (1) ermittelt wird oder nicht und/oder dass b. der Signalursprung (1) nicht ermittelt wird, wenn der Signalpunkt (S1-S6) und der andere Signalpunkt (P1-P6) zueinander asynchron sind und/oder dass

   C. der Signalursprung (1) ermittelt wird, wenn der Signalpunkt (S1-S6) und der andere Signalpunkt (P1-P6) zueinander synchron sind.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Signalpunkte (S1-S6) und mehrere andere Signalpunkte (P1-P6) ermittelt werden.

   4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ermittelt wird, welche Signalpunkte (S1-S6) und andere Signalpunkte (P1-P6) zueinander synchron sind, insbesondere bevor der Signalursprung (1) ermittelt wird.

   5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass a. ausgehend von einem Signalpunkt (S1-S6) ermittelt wird, ob ein anderer Signalpunkt (P1-P6) in einem vorgegebenen Bereich (7) um dem Signalpunkt (S1-S6) angeordnet ist und/oder dass b. ausgehend von einem anderen Signalpunkt (P1-P6) ermittelt wird, ob ein Signalpunkt (S1-S6) in einem vorgegebenen Bereich (7) um den anderen Signalpunkt (P1-P6) angeordnet ist.

   6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass festgelegt wird, dass

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   12.02.2022 21 LU501459 a. ein Signalpunkt (S1-S6) und ein anderer Signalpunkt (P1-P6) zueinander synchron sind, wenn ein erster Abstand (r1) zwischen dem Signalpunkt (S1-S6) und einem Punkt und ein zweiter Abstand (r2) zwischen dem anderen Signalpunkt (P1-P6) und dem Punkt (A) eine vorgegebene Bedingung erfüllen, wobei der Punkt auf einer Verbindungsgerade (8) zwischen der ersten Empfangseinheit (3) und der zweiten Empfangseinheit (5) angeordnet ist und/oder dass b. der Signalpunkt (S1-S6) und der andere Signalpunkt (P1-P6) voneinander um einen vorgegebenen Abstand entlang einer den Signalpunkt (S1-S6) und den anderen Signalpunkt (P1-P6) enthaltenen Kreisbogenlinie beabstandet sind.

   7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Punkt ein Mittelpunkt (M) der Verbindungsgerade (8) ist.

   8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Signalpunktgerade (g) ermittelt wird, die durch einen Signalpunkt (S1-S6) und einen anderen Signalpunkt (P1-P6) verläuft.

   9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass festgelegt wird, dass der Signalpunkt (S1-S6) und der andere Signalpunkt (P1-P6) zueinander synchron sind, wenn eine Lotgerade (I) auf die Signalpunktgerade (g) durch einen Mittelpunkt (M) einer Verbindungsgerade (8) zwischen der ersten und zweiten Empfangseinheit (3, 5) verläuft oder durch einen vorgegebenen Bereich um einen Mittelpunkt (M) einer Verbindungsgerade (8) zwischen der ersten und zweiten Empfangseinheit (4, 5) verläuft.

   10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Gerade (g1) ermittelt wird, die durch wenigstens einen Signalpunkt (S1-S6) und die erste Empfangseinheit (4) verläuft, und eine zweite Gerade (g2) ermittelt wird, die durch wenigstens einen anderen Signalpunkt (P1-P6) und die zweite Empfangseinheit (5) verläuft.

   11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Gerade (g1, g2) derart verlaufen, dass a. sie sich in einem Punkt (P) schneiden oder dass b. sie zueinander windschief sind, wobei ein Punkt (P) auf einer anderen Lotgerade (1) zu der ersten Geraden (g1) und der zweiten Geraden (g2) liegt.

   12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass festgelegt wird, dass der Signalpunkt (S1-S6) und der andere Signalpunkt (P1-P6) zueinander synchron sind, wenn ein erster Abstand zwischen dem Punkt (P) und dem Signalpunkt (S1-S6) und ein zweiter Abstand

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   12.02.2022 22 LU501459 zwischen dem anderen Punkt (P) und dem anderen Signalpunkt (P1-P6) eine vorgegebene Bedingung erfüllen.

   13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass a. der Signalursprung (1) ermittelt wird, nachdem ein Signalpunkt (S1-S6) und ein anderer Signalpunkte (P1-P6) bestimmt wurden, die zueinander synchron sind und/oder dass b. der Signalursprung (1) ermittelt wird, nachdem bestimmt wurde, welche Signalpunkte (S1-S6) und andere Signalpunkte (P1-P6) zueinander synchron sind und/oder dass

   C. der Signalursprung (1) unter Berücksichtigung des Bestimmungsergebnisses ermittelt wird.

   14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des Signalpunkts (S1-S6) und des zum Signalpunkt (S1-S6) synchronen anderen Signalpunkts (P1-P6) ermittelt wird, wobei der Signalursprung (1) der Lage des Signalpunkts (S1-S6) und/oder des anderen Signalpunkts (P1-P6) entspricht, wenn die Lage des Signalpunkts (S1-S6) und die Lage des anderen Signalpunkts (P1-P6) gleich ist oder um einen vorgegebenen Bereich voneinander abweichen.

   15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste andere Gerade (g1a) ermittelt wird, die durch einen Signalpunkt (S1-S6) und die erste Empfangseinheit (3) verläuft, und eine zweite andere Gerade (g2a) ermittelt wird, die durch einen anderen Signalpunkt (P1-P6), der synchron zu dem Signalpunkt (S1-S6) ist, und die zweite Empfangseinheit (5) verläuft.

   16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalursprung (1) der Schnittpunkt zwischen der ersten und zweiten anderen Gerade (g1a, g2a).

   17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass a. die erste Empfangseinheit (3) und die zweite Empfangseinheit (5) zum selben Zeitpunkt aktiviert werden und/oder dass b. ein Zeitpunkt, zu dem die erste und zweite Empfangseinheit (3, 5) aktiviert wird, einem Zeitpunkt entspricht, zu dem ein Sendesignal emittiert wird.

   18. Vorrichtung (9), insbesondere zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 17, zum Ermitteln eines Signalursprungs (1) mit

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   12.02.2022 23 LU501459 einer ersten Empfangseinheit (3) zum Empfangen von wenigstens einem Signal (2), die wenigstens drei erste Empfänger (4) aufweist, einer zweiten Empfangseinheit (5) zum Empfangen von wenigstens einem Signal (2), die wenigstens drei zweite Empfänger (6) aufweist und einer Rechnereinrichtung (10), die auf der Basis des von der ersten Empfangseinheit (3) empfangenen Signals (2) einen Signalpunkt (S1-S6) und auf der Basis des von der zweiten Empfangseinheit (5) empfangenen Signals (2) einen anderen Signalpunkt (P1-P6) ermittelt, wobei die Rechnereinrichtung (10) bestimmt, ob der Signalpunkt (S1-S6) und der andere Signalpunkt (P1-P6) zueinander synchron sind und den Signalursprung (1) abhängig von dem Signalpunkt (S1-S6) und dem anderen Signalpunkt (P1-P6) ermittelt.

   19. Vorrichtung (9) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (9) einen Sender (11) zum Emittieren eines Sendesignals (12) aufweist.

   20. Vorrichtung (9) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass a. der Sender (11) derart ausgebildet ist, dass das Sendesignal (12) eine Welle, insbesondere eine Druckwelle, vorzugsweise Schallwelle, oder eine elektro- magnetische Welle ist und/oder dass b. ein erster Empfänger (4) der ersten Empfangseinheit (3) oder ein zweiter Empfänger (6) der zweiten Empfangseinheit (5) als Sender (11) fungiert und/oder dass

   C. das empfangene Signal (2) eine Welle, insbesondere eine Druckwelle, vorzugsweise Schallwelle, oder eine elektro-magnetische Welle ist.

   21. Vorrichtung (9) nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass a. der Sender (11) zwischen der ersten und zweiten Empfangseinheit (3, 5) angeordnet und/oder dass b. der Sender (11) am Mittelpunkt der Vorrichtung (9) angeordnet ist.

   22. Vorrichtung (9) nach einem der Anspriiche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass a. die erste Empfangseinheit (3) und die zweite Empfangseinheit (5) in derselben Ebene angeordnet sind und/oder dass b. die ersten Empfänger (4) und die zweiten Empfänger (5) in derselben Ebene angeordnet sind und/oder dass

   C. der Sender und die erste Empfangseinheit (3) und die zweite Empfangseinheit (5) in derselben Ebene angeordnet ist.

   23. Vorrichtung (9) nach einem der Anspriiche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass

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   12.02.2022 24 LU501459 a. ein Abstand der ersten Empfänger (4) zueinander hôchstens, insbesondere kleiner als, eine halbe Wellenlänge des empfangenen Signals (2) ist und/oder dass b. ein Abstand der zweiten Empfänger (5) zueinander hôchstens, insbesondere kleiner als, eine halbe Wellenlänge des empfangenen Signals (2) ist.

   24. Vorrichtung (9) nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei erste Empfänger (4) der ersten Empfangseinheit (3) und/oder wenigstens zwei zweite Empfänger (6) der zweiten Empfangseinheit (5) auf einer Geraden (g3) angeordnet sind.

   25. Vorrichtung (9) nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass a. der Sender (11) auf der Geraden (g3) angeordnet ist und/oder dass b. wenigstens ein erster Empfänger (4) der ersten Empfangseinheit (3) und/oder wenigstens ein zweiter Empfänger (6) der zweiten Empfangseinheit (5) beabstandet von der Geraden (g3) angeordnet ist.

   26. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Anspriiche 1 bis 17 bei einer ein- oder mehrdimensionalen, vorzugsweise dreidimensionalen, Positionsbestimmung, insbesondere mittels einer Vorrichtung (9) nach einem der Anspriiche 18 bis 25.