[发明专利]位置确定系统和运行方法

说明书

技术领域

本发明涉及位置确定系统和运行方法。

背景技术

在卫星导航变为标准之前，最准确的在海岸附近可用的导航辅助设备是双曲线导航（台卡导航系统测方位（Decca-Peilung））。这种系统包括具有不同频率的被安装在陆地上的发射器。在船或飞机的甲板上使不同发射器的信号叠加。因为相同相位的线是双曲线，所以两个发射器的信号的叠加提供如下信息，即船或飞机必然处于确定的双曲线上。如果第二发射器对的叠加也被测量，那么获得如下信息，即船或飞机必然处于两个双曲线的交点上。最迟借助第三发射器对的叠加确定准确的位置。

不利地，这种系统对于向下直至实验室规模的较短的距离来说太不准确，并且必要的接收设备可差地微型化。

发明内容

因此本发明的任务是，提供位置确定系统，该位置确定系统能够向下直至实验室规模的距离以比根据现有技术的双曲线导航更高的准确度实现移动物体的定位。本发明的其他的任务是，使得要由移动物体随身携带的单元可更好地微型化。

这些任务根据本发明通过根据主权利要求的位置确定系统以及通过根据附加权利要求的运行方法来解决。其他的有利的扩展方案分别由引用上述权利要求的从属权利要求得出。

在本发明的范围内设计了用于移动物体的定位的位置确定系统。根据本发明，该系统包括至少一个与物体连接的发射器、至少两个固定的接收器以及用于确定相位差的装置，其中发射器的信号以该相位差到达两个接收器处。

在本发明意义上的概念“发射器”和“接收器”涉及辐射或记录包括无线电信号和光在内的电磁波的能力。

不同于已知的双曲线导航（台卡导航系统测方位），在移动物体的地点处不发生两个发射器的信号的叠加。代替地，只在移动物体的地点处进行发射，并且相位差的测量被转移到接收器侧。这有如下效果，即在移动物体的地点处只需要具有很小尺寸和很小电流消耗的发射器。这样的发射器例如可以被集成到高尔夫球棒和/或高尔夫球中，而不明显地影响击打的力度。通过利用根据本发明的系统不间断地记录发射器的位置，可以检验击打的正确的执行并且识别错误。也可以记录帕金森病人的快速摇动，而没有通过该发射器的大的质量来抑制这些快速摇动。

此外，只在移动物体的地点处进行发射有如下效果，即可以利用仅仅一个频率来工作。在已知的双曲线导航中，其信号在移动物体的地点处被叠加的发射器必须利用不同的频率工作，以便信号相互是可区别的。这些频率必须以相应的装置花费在移动物体的地点处以不同的整数因子被加倍到最小公倍数，以便可以确定相位差。通过根据本发明只需要一个频率，也仅仅官方的分配是必需的。此外，为了提高准确度，可以采用任意多的其他的固定的接收器，而不需要在移动物体的地点处的附加的设备。

这在本发明的一个特别有利的扩展方案中变得特别重要。在该扩展方案中该系统针对要确定的物体位置的每个空间坐标包括至少两个固定的接收器，其中用于物体位置的测量范围在该空间坐标中位于两个接收器之间。

已认识到，在两个固定的接收器之间的连接线处于轴之一上的笛卡尔坐标系中，只能以大的准确度确定在该轴或与该轴平行的轴上的坐标。相位差由信号从发射器到两个接收器所经过的路径的差得出。相位差占主导地依赖于沿着接收器之间的连接线的空间坐标；如果物体沿着该连接线运动，那么到一个接收器的间距以与到另一个接收器的间距扩大相同的程度减小。如果因此在测量准确度的范围内测量到达两个接收器的信号之间的给定的相位差，那么关于沿着可能对此负责的连接线的运动的不可靠性是小的。本发明通过如下方式利用这一点，即本发明在要确定移动物体的位置的所有空间方向上分别实现两个固定的接收器之间的至少一个连接线。于是在一个空间方向上具有连接线的每对接收器对于物体在正好这个方向上的运动是特别灵敏的测量仪器。

相移对物体运动的这种强各向异性的依赖性在已知的双曲线导航中没有被利用。每对发射器只提供如下信息，即当前的物体位置必然处于确定的双曲线上，其中在每对发射器之间在移动物体的地点处确定相位。通过如下方式确定物体位置，即确定多个这样的双曲线的交点。对由单独的发射器对所提供的关于某些空间方向的信息进行过加权（übergewichten）的可能性未被设置。也应该不简单的是，给双曲线导航添加这种功能。一方面，双曲线导航主要被用于在海上以及上方的导航，使得发射器方位通过存在的海岸规定。另一方面，每个另外的发射器又以如下的边界条件需要自己的频率，即在移动物体的地点处必须形成相应的最小公倍数。即根据本发明可以相互独立地分别以最大灵敏度确定空间坐标是之前所描述的措施、即仅在移动物体的地点处进行发射的结果。