用于確定接收器的位置的方法和用于接收器的定位系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]不同的實施形式涉及一種用于確定接收器的位置的方法和一種相應(yīng)的定位系統(tǒng)。不同的實施形式尤其涉及允許借助于旋轉(zhuǎn)的磁場確定接收器位置的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]已知允許例如由識別傳感器(Identifikat1nsgeber)定位、也就是說確定位置的技術(shù)。識別傳感器的示例例如是用于機動車的鑰匙:由此已知允許在機動車的周圍環(huán)境中確定鑰匙的位置以實現(xiàn)對機動車的接近控制(Zugangskontrolle)的技術(shù)。在此，傳統(tǒng)的技術(shù)典型地基于測量由中央發(fā)射器發(fā)出的電磁場的場強。由于隨著與發(fā)射器的距離增加場強減小(場強的減弱或衰減)，可由通過在鑰匙中的接收器天線測量場強來推出相對于發(fā)射器的位置。
[0003]然而，例如由于在測量場強時受限制的精度，這樣的技術(shù)可能具有識別傳感器的位置確定的受限制的精度。在已知的系統(tǒng)中，位置確定的精度例如為10-20cm。此外，可能出現(xiàn)系統(tǒng)性失真:尤其例如由于磁性物體(諸如車輛車身等)可能干擾電磁場的場強的減小，使得識別傳感器的位置確定可能伴隨有一定的系統(tǒng)性誤差。這樣的情況可能需要在機動車中和圍繞機動車執(zhí)行場強的衰減的單次手動測量以校正位置確定。這樣的手動測量可能很耗費時間且可能產(chǎn)生相應(yīng)的成本。校正本身也可能引起誤差源。
[0004]以上關(guān)于位置確定技術(shù)本身闡述了現(xiàn)有技術(shù)的不利效果。但是，在相應(yīng)的裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面也可能出現(xiàn)不利效果，如接下來所解釋的那樣。由此，預先已知的用于位置確定的定位系統(tǒng)典型地具有中央控制器，其借助于供電線路與發(fā)出電磁場的各個發(fā)射器相連接。然而，預留至多個發(fā)射器、典型地三至五個發(fā)射器的這些供電線路可能要求在機動車中的結(jié)構(gòu)空間并且需要耗費時間地且昂貴地以例如兩芯或四芯的線路布線。此外，這樣的系統(tǒng)常常僅具有較小的調(diào)制度，因為不能容易地運行還功能可靠地帶有或多或少數(shù)量的發(fā)射器的系統(tǒng)，因此不能或者僅受限制地能提供不同的配備方案。此外，相應(yīng)的系統(tǒng)可能相對易受干擾，因為中央控制器的失效或干擾常?？稍斐上到y(tǒng)的完全失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]出于上述原因，存在對用于確定接收器的位置的改善的方法和系統(tǒng)的需求。尤其存在對這樣的方法和系統(tǒng)的需求，其使特別精確的位置確定成為可能并且同時具有帶有簡單的且成本有利的系統(tǒng)體系的較小的易干擾性。
[0006]該目的通過獨立權(quán)利要求所述的特征來實現(xiàn)。從屬權(quán)利要求限定實施形式。
[0007]根據(jù)一方面，本發(fā)明涉及一種用于確定接收器的位置的方法。該方法包括分別通過發(fā)射器發(fā)出至少一個電磁場，其中，該至少一個電磁場的振幅分別作為時間的函數(shù)相對于相應(yīng)的發(fā)射器旋轉(zhuǎn)。此外，該方法涉及通過接收器測量該至少一個電磁場以及基于所測量的該至少一個電磁場在接收器的位置處對該至少一個電磁場的每個檢測相差(Differenzphase)。此外，該方法包括基于該至少一個所檢測的相差確定接收器的位置。
[0008]電磁場可以是帶有一定頻率的與時間相關(guān)的交變電磁場。頻率例如可處于10kHz至10MHz、優(yōu)選地直至IMHz的范圍中且特別有利地為125kHz或1MHz。發(fā)射器例如可包括帶有電感和電容器的電磁振蕩回路；就此而言本領(lǐng)域技術(shù)人員已知實現(xiàn)用于產(chǎn)生這些頻率的發(fā)射器的相應(yīng)的設(shè)計的技術(shù)。
[0009]電磁(em)場例如可被稱為旋轉(zhuǎn)em場，因為振幅可根據(jù)時間在旋轉(zhuǎn)平面中圍繞發(fā)射器旋轉(zhuǎn)，即可以以角速度執(zhí)行旋轉(zhuǎn)運動。換言之，相同相位的點、即例如em場的場強的最大值或最小值可根據(jù)時間分別在不同的方向或角度下相對于發(fā)射器布置。比喻地，例如場強最大值如燈塔的光束那樣(在此發(fā)射器)可運動。尤其，旋轉(zhuǎn)運動的旋轉(zhuǎn)頻率可等于em場自身的頻率。但是也可能旋轉(zhuǎn)頻率呈現(xiàn)其它值。em場的旋轉(zhuǎn)運動可(如對于循環(huán)的過程典型的那樣)通過運動的一定的相(相位)來表征；一整轉(zhuǎn)可相應(yīng)于360°或2 的累積的相。旋轉(zhuǎn)的em場例如可以以恒定的角速度運動。通常，角速度與相(角度)的一定的規(guī)定的相關(guān)性也是可能的。例如可能的是，旋轉(zhuǎn)平面與水平面平行地或大致平行地、也就是說例如小于±20°、優(yōu)選地小于±10°、特別優(yōu)選地小于±2°取向，即例如與地面大致平行。
[0010]通過所發(fā)出的em場的旋轉(zhuǎn)運動，可在接收器的地點處得到em場的場強或相位的相應(yīng)的時間關(guān)系。接收器尤其可設(shè)立成時間相地和/或頻率分辨地測量em場的場強，對此，接收器例如可設(shè)立成測量em場的磁性場分量的振幅，其又可與em場的場強成比例。那么可能從場強的測量中確定相差；例如相對于參考相，其尤其可由在發(fā)射時在發(fā)射器處的em場的相來確定。
[0011]對此，作為特別的說明性的而非作為限制性地闡述的示例應(yīng)說明以下情況:在0°相位時發(fā)射器發(fā)出em場，使得其指向東(任意限定)。但是，接收器位于發(fā)射器的南邊且因此(還)未“看見”最大值。在發(fā)射器處90°相位時，振幅的最大值才到達接收器(如果旋轉(zhuǎn)的em場順時針旋轉(zhuǎn))。因此，在該示例中可用于以-90°來說明相差。相應(yīng)的示例當然也可對于em場的不同于振幅的最大值的值來示出。例如，這可涉及振幅的一定的觸發(fā)水平，其鑒于上升或下降沿來定義。
[0012]當然通常同樣可能相對于另一參考相確定相差，例如相對于系統(tǒng)時鐘(System-Takt)或外部的觸發(fā)信號，例如相對于由在周圍環(huán)境區(qū)域等中的使用者或辨識出的對象操縱門把手。例如也可能代替振幅或場強的最大值觀察最小值或交零(Nulldurchgang)，或者特征性的可觀測的量(Observable)的時間變化過程的重要的點或任意相位。通?？捎^察電磁場的磁性分量的振幅或電分量的振幅；兩者可對于em場的場強是重要的。然而，發(fā)射器和/或接收器具有至少一個線圈，其設(shè)立成感應(yīng)地與電磁場的磁性分量相互作用。
[0013]可由相差來確定接收器的位置。在此，術(shù)語“位置”可表示位置確定的最不同的精度:在一特別簡單的實施形式中，術(shù)語“位置”僅可表示接收器相對于發(fā)射器的角度(在上述示例中-90° )。但是也可能的是，附加或備選于相對于發(fā)射器的角度，術(shù)語“位置”還表示相對于發(fā)射器的距離，例如在em場的旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)。此外可能的是，術(shù)語“位置”附加地或備選地表示例如相對于em場的該旋轉(zhuǎn)平面、也就是說垂直于旋轉(zhuǎn)平面的距離；在這樣的情況中，尤其可能的是，術(shù)語“位置”表示接收器在參考坐標系內(nèi)的絕對位置確定；參考坐標系通?？扇我鈦磉x擇，然而可值得追求的是關(guān)于該至少一個發(fā)射器定義參考坐標系(發(fā)射器例如可布置在參考坐標系的原點)。換言之，術(shù)語“確定位置”表示確定三維空間的單個坐標，例如球面坐標系的距離和/或方位角和/或極角，但是或者確定三維空間的所有坐標。
[0014]例如，在不同的實施形式中可值得追求的是執(zhí)行接收器的位置的特別精確的確定。接收器的位置的特別精確的確定尤其可包括確定三維空間的多個或所有坐標。尤其在這樣的情況中可能通過多個發(fā)射器、例如即兩個或三個發(fā)射器發(fā)出多于一個、例如兩個或三個電磁場。換言之，可為每個場提供一發(fā)射器。然后可來確定多個相差，例如分別相對于由多個發(fā)射器發(fā)出的em場，且在考慮多個相差的情況下特別精確地來確定接收器的位置。
[0015]在不同的實施形式中可能同時以不同的頻率發(fā)出多個em場，所謂的頻率多元性。那么可能的是，接收器設(shè)計成測量在不同頻率下的多個em場。頻率多元性可具有特別快速確定位置的效果。
[0016]可能的是，對于兩個或更多個電磁場發(fā)出順次進行并且對于這兩個或更多個電磁場測量順次進行。接收器的位置的確定可基于對這至少兩個相差的三角測量進行而接收器的位置的確定可包括確定這樣的方向和距離，接收器以該方向和距離相對于發(fā)射器中的至少一個布置在與時間相關(guān)的電磁場的旋轉(zhuǎn)平面中。這樣的情況也可被稱為時間多元性，因為順次、即依次地或者說在不同時間發(fā)出多個em場。那么也可由多個所測量的em場已知多個相差，并且三角測量可實現(xiàn)位置的、尤其還與一個或多個發(fā)射器的距離的特別精確的確定。三角測量通常可意味著基于多個發(fā)射器的已知的布置和所測量的相差確定位置。用于三角測量的技術(shù)對于本領(lǐng)域技術(shù)人員原則上已知，從而這里不必來闡述進一步的細節(jié)。
[0017]尤其可能在這參考坐標系(在其中還已知發(fā)射器的位置)中確定位置。即尤其可能的是，發(fā)射器例如關(guān)于參考坐標系位置固定地布置而接收器可動地布置。例如方向作為方位角可在參考坐標系中以球面坐標來說明，發(fā)射器中的一個形成參考坐標系的原點。其它定義也是可能的。
[0018]這樣的技術(shù)(其包含發(fā)出兩個或更多個em場)可允許特別精確地確定接收器的位置，或其允許確定接收器位置的兩個或三個坐標。所確定的位置例如可在顯示屏上對使用者示出。這也可實現(xiàn)簡單地找到接收器。尤其可通過使用三角測量的技術(shù)來實現(xiàn)經(jīng)由的位置確定的效果。應(yīng)理解的是，對于旋轉(zhuǎn)em場檢測相差可比較精確地進行、也就是說具有比較小的誤差，尤其與傳統(tǒng)技術(shù)(其基于em場的場強的測量且在其中位置確定基于em場的振幅的衰減率)相比。尤其在不同的實施形式中可完全不需要考慮em場的振幅的衰減率，因此在不同的實施形式中也可省去以開頭所說明的校正測量探測em場的場強的衰減率。這可減小用于執(zhí)行用于確定接收器的位置的方法的成本。然而應(yīng)理解的是，備選地或附加地也可能考慮em場的場強的衰減率。這即可使在位置確定中特別高的精度成為可能。尤其，可將這兩個或更多em場發(fā)出成使得其全部在一旋轉(zhuǎn)平面中旋轉(zhuǎn)。
[0019]也可能對單個電磁場進行發(fā)出和測量，其中，確定接收器的位置包括確定這樣的方向，接收器在該方向下相對于發(fā)射器中的至少一個布置在與時間相關(guān)的電磁場的旋轉(zhuǎn)平面中。
[0020]在發(fā)出并測量單個電磁場的情況中，可特別快速且簡單地確定接收器的位置。然而應(yīng)理解的是，可能從這樣的測量中不能確定用于絕對定位的所有三個空間坐標、例如在參考坐標系中，而可能需要為了更精確地確定接收器的位置將關(guān)于接收器的位置的例如來自另外的傳感器數(shù)據(jù)的另外的信息與上面所描述的技術(shù)組合?？赡茉诮邮掌魈帨y量一電磁場的場強且由此確定接收器相對于發(fā)射器的距離，那么又可利用僅僅一個em場進行精確的定位。
[0021]此外，該方法包括接收對接收器的位置的估測(Abschaetzung)，其中，該至少一個電磁場的發(fā)出考慮位置的估測。
[0022]例如可能從另外的傳感器數(shù)據(jù)中獲得位置的估測。如果例如根據(jù)本發(fā)明的方法被用于確定機動車的鑰匙的位置，則位置估測可從以下組的元素中來獲得:機動車的門把手的操縱、電容傳感器數(shù)據(jù)、光學傳感器數(shù)據(jù)。換言之，接收器的位置的估測可說明接收器的可能的位置的范圍；該范圍例如可在參考坐標系中來限定。
[0023]如果又追溯于上述的說明性的而非限制性的示例(其使用相對于發(fā)射器的方位用于