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Patent Searching and Data


Title:
RELIABLY LOCATING A UWB MOBILE UNIT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/229239
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for localizing at least one UWB mobile unit (14). In the method, at least both a first position and a second position of the UWB mobile unit (14) are determined. The determination is carried out by means of separate frequency bands. The first position is determined by means of first UWB anchor antennas (22a-c) and a first UWB mobile unit antenna (26). The second position is determined by means of second UWB anchor antennas (24a-c) and a second UWB mobile unit antenna (28). The determination is preferably carried out by means of separate algorithms (32, 36), more particularly in separate computers (34, 38). If the deviation between the two positions is less than a predefined deviation, one of the two positions is labeled as a reliable position. The invention also relates to a device (12) for carrying out a method of this type.

Inventors:
WAHL EBERHARD (DE)
MADEMANN ERIK (DE)
GÖTZE CHRISTOPH (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/061139
Publication Date:
November 03, 2022
Filing Date:
April 27, 2022
Export Citation:
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Assignee:
TRUMPF WERKZEUGMASCHINEN SE CO KG (DE)
ZIGPOS GMBH (DE)
International Classes:
G01S5/02
Domestic Patent References:
WO2020212722A12020-10-22
Foreign References:
US20160353238A12016-12-01
DE102010037195A12012-03-01
EP2594954B12018-01-03
US20150362598A12015-12-17
Other References:
KÄFER SIMONE: "So funktioniert Omlox", 14 August 2020 (2020-08-14), pages 1 - 5, XP055938910, Retrieved from the Internet [retrieved on 20220705]
MENNIG JULIUS ET AL: "White paper - Track & Trace im Krankenhaus", 18 December 2020 (2020-12-18), pages 1 - 35, XP055952690, Retrieved from the Internet [retrieved on 20220818]
Attorney, Agent or Firm:
TRUMPF PATENTABTEILUNG (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1 Verfahren zur Lokalisierung einer UWB-Mobileinheit (14); wobei die UWB-Mobileinheit (14) eine erste UWB-Mobileinheitan- tenne (26) und eine zweite UWB-Mobileinheitantenne (28) aufweist; wobei die Lokalisierung mit mehreren UWB-Ankern (20a-c) erfolgt, die jeweils eine erste UWB-Ankerantenne (22a-c) und eine zweite UWB- Ankerantenne (24a-c) aufweisen; wobei eine erste Position der UWB-Mobileinheit (14) in einem ersten Frequenzband über die erste UWB-Mobileinheitantenne (26) und die ersten UWB-Ankerantennen (22a-c) bestimmt wird; wobei eine zweite Position der UWB-Mobileinheit (14) in einem zwei ten Frequenzband über die zweite UWB-Mobileinheitantenne (28) und die zweiten UWB-Ankerantennen (24a-c) bestimmt wird; wobei die erste Position mit der zweiten Position verglichen wird; wobei beim Unterschreiten einer vordefinierten Abweichung der zweiten Position von der ersten Position die erste Position oder die zweite Position als sichere Position gekennzeichnet wird. 2 Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bestimmen der ersten Position gleichzeitig mit dem Bestimmen der zweiten Position erfolgt.

3 Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die erste Position und die zweite Position jeweils a) durch ein Ankunftszeitdifferenzverfahren; oder b) durch ein Trilaterationsverfahren bestimmt werden. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem a) die erste Position durch ein Ankunftszeitdifferenzverfahren bestimmt wird und die zweite Position durch ein Trilaterationsverfahren be stimmt wird; oder b) die erste Position durch ein Trilaterationsverfahren bestimmt wird und die zweite Position durch ein Ankunftszeitdifferenzverfahren be stimmt wird.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem a) die Bestimmung der ersten Position und/oder die Bestimmung der zweiten Position im Standard des Car Connectivity Consortiums (CCC) und/oder des Fine Ranging (fira) Consortiums erfolgt; und/oder b) die Bestimmung der ersten Position und/oder die Bestimmung der zweiten Position im Omlox-Standard erfolgt.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Syn chronisation der UWB-Anker (20a-c) a) im ersten Frequenzband erfolgt und/oder b) im zweiten Frequenzband erfolgt.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Ver fahren in einem industriellen Umfeld und/oder in einem Innenraum durch geführt wird.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Position durch einen ersten Algorithmus (32) bestimmt wird und die zweite Position durch einen vom ersten Algorithmus (32) getrennt ausgeführten zweiten Algorithmus (36) bestimmt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der erste Algorithmus (32) auf einem ersten Rechner (34) ausgeführt wird und der zweite Algorithmus (36) auf einem vom ersten Rechner (34) getrennten zweiten Rechner (38) ausge führt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Über mittlung der Daten der UWB-Anker (20a-c) zur Bestimmung der ersten Po sition und zur Bestimmung der zweiten Position auf getrennten Übertra gungswegen erfolgt.

11. Vorrichtung (12) zur Lokalisierung einer UWB-Mobileinheit (14), insbeson dere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Vorrichtung (12) Folgendes aufweist:

A) Eine UWB-Mobileinheit (14), wobei die UWB-Mobileinheit (14) eine erste UWB-Mobileinheitantenne (26) und eine zweite UWB-Mobilein- heitantenne (28) aufweist, wobei die erste UWB-Mobileinheitantenne (26) zum Senden von UWB-Signalen in einem ersten Frequenzband ausgebildet ist und die zweite UWB-Mobileinheitantenne (28) zum Senden von UWB-Signalen in einem zweiten Frequenzband ausgebil det ist;

B) mehrere UWB-Anker (20a-c), wobei jeder UWB-Anker (20a-c) je weils eine erste UWB-Ankerantenne (22a-c) und eine zweite UWB- Ankerantenne (24a-c) aufweist, wobei die ersten UWB-Ankeranten- nen (22a-c) zum Empfang von UWB-Signalen im ersten Frequenz band ausgebildet sind und die zweiten UWB-Ankerantennen (24a-c) zum Empfang von UWB-Signalen im zweiten Frequenzband ausge bildet sind;

C) eine mit den UWB-Ankern (20a-c) drahtlos und/oder drahtgebunden verbundene Recheneinheit (30) mit einem ersten Algorithmus (32) zum Bestimmen einer ersten Position der UWB-Mobileinheit (14) an hand der über das erste Frequenzband kommunizierten UWB-Sig- nale und mit einem zweiten Algorithmus (36) zum Bestimmen einer zweiten Position der UWB-Mobileinheit (14) anhand der über das zweite Frequenzband kommunizierten UWB-Signale, wobei die Re cheneinheit (30) dazu ausgebildet ist, die erste Position und die zweite Position zu vergleichen und beim Unterschreiten einer vorde finierten Abweichung der zweiten Position von der ersten Position die erste Position oder die zweite Position als sichere Position zu kennzeichnen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der a) die Abstrahlwinkel der ersten UWB-Mobileinheitantenne (26) und der zweiten Mobileinheitantenne (28) gleich sind; und/oder b) die Abstrahlwinkel der ersten UWB-Ankerantennen (22a-c) und der zweiten UWB-Ankerantennen (24a-c) gleich sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, bei der die UWB-Mobileinheit (14)

Folgendes aufweist: a) Ein gemeinsames Gehäuse für die erste UWB-Mobileinheitantenne (26) und die zweite UWB-Mobileinheitantenne (28); b) eine gemeinsame Leiterplatte, die sowohl mit der ersten UWB-Mobi leinheitantenne (26) als auch mit der zweiten UWB-Mobileinheitan tenne (28) verbunden ist; c) einen ersten Mikrocontroller zur Steuerung der ersten UWB-Mobi leinheitantenne (26) und einen zweiten Mikrocontroller zur Steue rung der zweiten UWB-Mobileinheitantenne (28); und/oder d) ein erstes System on Chip (SOC) zur Steuerung der ersten UWB-Mo bileinheitantenne (26) und ein zweites SOC zur Steuerung der zwei ten UWB-Mobileinheitantenne (28).

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei der die UWB-Anker

(20a-c) jeweils Folgendes aufweisen: a) Ein gemeinsames Gehäuse für die erste UWB-Ankerantenne (22a-c) und die zweite UWB-Ankerantenne (24a-c); b) eine gemeinsame Leiterplatte, die sowohl mit der ersten UWB-An kerantenne (22a-c) als auch mit der zweiten UWB-Ankerantenne (24a-c) verbunden ist; c) einen ersten Mikrocontroller zur Steuerung der ersten UWB-An kerantenne (22a-c) und einen zweiten Mikrocontroller zur Steuerung der zweiten UWB-Ankerantenne (24a-c); und/oder d) ein erstes System on Chip (SOC) zur Steuerung der ersten UWB-An kerantenne (22a-c) und ein zweites SOC zur Steuerung der zweiten UWB-Ankerantenne (24a-c).

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei der zumindest ein UWB-Anker (20a-c) in einen Rauchmelder und/oder in eine Beleuchtung der Vorrichtung (12) integriert ist.

Description:
Zuverlässige Ortung einer UWB-Mobileinheit

Hintergrund der Erfindung Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur sicheren und zuver lässigen Lokalisierung einer UWB-Mobileinheit.

Es ist bekannt, UWB-Mobileinheiten mit mehreren UWB-Ankern zu orten bzw. zu lokalisieren.

Die Position kann jedoch in der Regel nicht mit Sicherheit erkannt werden. Im laufenden Betrieb einer Produktion bedarf es daher oftmals weiterer Sicherungs maßnahmen oder das UWB-Lokalisierungsverfahren kann aus Sicherheitsgründen gar nicht eingesetzt werden.

Aufgabe der Erfindung

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur UWB- Ortung einer UWB-Mobileinheit bereit zu stellen, das/die die Position der UWB- Mobileinheit signifikant zuverlässiger und sicherer bestimmen kann.

Beschreibung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentan spruch 1 und eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 11. Die Unteransprüche ge ben bevorzugte Weiterbildungen an.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird somit gelöst durch ein Verfahren zur Lokali sierung einer UWB-Mobileinheit („tag" oder „tag-device"), wobei die UWB-Mobi leinheit eine erste UWB-Mobileinheitantenne und eine zweite UWB-Mobileinheitan- tenne aufweist. Die Lokalisierung erfolgt mit mehreren UWB-Ankern („beacons"), die jeweils eine erste UWB-Ankerantenne und eine zweite UWB-Ankerantenne auf weisen. Dabei wird eine erste Position der UWB-Mobileinheit in einem ersten Fre- quenzband mittels der ersten UWB-Mobileinheitantenne und den ersten UWB-An- kerantennen bestimmt. Eine zweite Position der UWB-Mobileinheit wird in einem anderen, zweiten Frequenzband mittels der zweiten UWB-Mobileinheitantenne und den zweiten UWB-Ankerantennen bestimmt. Anschließend werden die erste Posi- tion und die zweite Position verglichen. Beim Unterschreiten einer zuvor festgeleg ten Abweichung der zweiten Position von der ersten Position wird zumindest eine der beiden Positionen ausgegeben und als sichere Position gekennzeichnet.

UWB ist ein Funkstandard, der über kurze Entfernungen und zur Ortung in Fabriken (industriellen Fertigungen) verwendet wird. Ultra-Breitband ist besonders robust gegen Störungen anderer Funkquellen und Mehrfachreflexionen, wie sie insbeson dere in Fabriken im metallverarbeitenden Gewerbe gehäuft auftreten können, und gewährleistet eine präzise Ortung von Materialien, Bestellungen und Navigation von fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF) und Drohnen - auch bei Hindernissen wie Metallreflexionen.

Aufbau, Ortung, Kommunikation und/oder Datenprotokolle per UWB können ins besondere gemäß der Beschreibung der WO 2020/212722 Al erfolgen, die unter Verweis vollständig in diese Anmeldung mit aufgenommen wird. WO 2020/212722 Al mit dem Titel „Ultra-Wideband Location Systems and Methods" wurde am 19.04.2019 angemeldet und am 22.10.2020 veröffentlicht.

Vorzugsweise werden UWB-Komponenten für den/die UWB-Anker und/oder das Ortungssystem eingesetzt, die der Norm IEEE 802.15.4z und/oder IEEE802.15.4ab entsprechen.

Eine Funkkommunikation zwischen den Mobileinheiten und den UWB-Ankern kann per vorhandenem UWB und/oder Bluetooth Low Energy (BLE) und/oder ZigBee übertragen werden. ZigBee ist eine Spezifikation für drahtlose Netzwerke mit ge- ringem Datenaufkommen und geringem Stromverbrauch wie beispielsweise Haus automation, Sensornetzwerke und Lichttechnik. ZigBee baut auf dem Standard IEEE 802.15.4 auf und erweitert dessen Funktionalität insbesondere um die Mög lichkeit des Routings und des sicheren Schlüsselaustausches. Die Position der UWB-Mobileinheit wird somit zweifach in einem Real-Time-Lo- cating System (RTLS) ermittelt, wobei UWB-Signale in zwei verschiedenen Fre quenzbändern zur Ortung eingesetzt werden. Durch die Kennzeichnung einer Po sition als sichere Position wird eine Zertifizierung der Lokalisierung ermöglicht.

Die Kennzeichnung als sichere Position kann dabei schon im Vorfeld erfolgen. Bei spielsweise kann zuvor festgelegt werden, dass die mit einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgegebene erste Position oder zweite Position stets als sicher angesehen wird.

Die UWB-Anker weisen vorzugsweise einen Mindestabstand von 5 m, insbesondere von 10 m, besonders bevorzugt von 20 m, zueinander auf.

Das Bestimmen der ersten Position und der zweiten Position erfolgt vorzugsweise gleichzeitig. Hierdurch kann das Verfahren besonders präzise durchgeführt wer den.

Die erste Position und die zweite Position können jeweils durch ein Ankunftszeit differenzverfahren („Time-Difference-of-Arrival-(TDoA)-Verfahren") bestimmt werden. Dabei sendet die UWB-Mobileinheit UWB-Signale, die von den UWB-An- kern empfangen werden. Die UWB-Anker, deren Ortsinformation bekannt ist und deren Systemzeit synchronisiert ist, vergleichen die Ankunftszeit dieser UWB-Sig nale. Aus der Ankunftszeitdifferenz wird dann die erste Position und die zweite Position berechnet.

Alternativ dazu können die erste Position und die zweite Position jeweils durch ein Trilaterationsverfahren bestimmt werden. In einer bevorzugten Variante eines Tri- laterationsverfahrens sendet ein erster UWB-Anker UWB-Signale an die UWB-Mo bileinheit. Die UWB-Mobileinheit sendet UWB-Signale an diesen ersten UWB-Anker zurück. Der erste UWB-Anker sendet somit UWB-Signale in einem „Round Trip". Anhand der Laufzeit des „Round Trip" wird der Abstand der UWB-Mobileinheit zum ersten UWB-Anker bestimmt. Weiterhin werden die UWB-Signale der UWB-Mobi leinheit von weiteren UWB-Ankern empfangen (die weiteren UWB-Anker „hören mit"). Anhand des bestimmten Abstands der UWB-Mobileinheit zum ersten UWB- Anker und der Ankunftszeitdifferenz der UWB-Signale der UWB-Mobileinheit zu den weiteren UWB-Ankern wird der Abstand der UWB-Mobileinheit zu den weiteren UWB-Ankern bestimmt. Schließlich wird die Position der UWB-Mobileinheit anhand der Abstände der UWB-Mobileinheit zu den UWB-Ankern bestimmt.

Bevorzugt werden die erste Position durch ein Ankunftszeitdifferenzverfahren und die zweite Position durch ein Trilaterationsverfahren bestimmt. Vorzugsweise wird die Position, die mittels eines Trilaterationsverfahrens bestimmt wird, beim Unter- schreiten der vordefinierten Abweichung als sichere Position gekennzeichnet.

Die erste Position und/oder die zweite Position kann/können im Standard des Car Connectivity Consortiums (CCC) (siehe https://carconnectivity.org/) und/oder des Fine Ranging (fira) Consortiums (siehe https://www.firaconsortium.org/) erfolgen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann/können die Bestimmung der ersten Position und/oder der zweiten Position im Omlox-Standard (siehe www.omlox.com) erfol gen.

Omlox ist ein offener Standard für ein präzises Echtzeit-Lokalisierungssystem für Innenräume. Omlox definiert offene Schnittstellen für ein interoperables Lokalisie rungssystem. Mit Omlox können verschiedene Tag-Hersteller dieselbe Infrastruk tur mit unterschiedlichen Anwendungen von verschiedenen Anbietern verwenden. Da dieselbe Infrastruktur verwendet wird, werden die Gesamtbetriebskosten ge senkt, was die einfache Integration verschiedener Anwendungen ermöglicht. Ein wesentliches Merkmal von Omlox ist, dass es eine cyber-physische Erleichterung ermöglicht und die Integration industrieller Software- und Hardwarelösungen in ein gemeinsames Ökosystem kombiniert.

Mit Omlox-basierten UWB-Ankern können verschiedene Arten von Software wie ein Manufacturing Executive System (MES), Asset Tracking und Navigation mit Antikollision sowie Hardware wie Drohnen, FTF und Ladefahrzeuge in den Bereich der Lokalisierung integriert werden. Omlox ermöglicht Interoperabilität und Flexibilität für verschiedene verfolgbare Anbieter innerhalb einer oder mehrerer Verfolgungszonen. Omlox erreicht dies durch zwei Kernkomponenten: Omlox Hub und Omlox Core Zone. Der Omlox Hub ermöglicht Interoperabilität und Flexibilität innerhalb verschiedener Verfolgungs- zonen, während die Omlox Core Zone Interoperabilität und Flexibilität innerhalb einer einzelnen Verfolgungszone bietet.

Der Omlox Hub ermöglicht Interoperabilität und Flexibilität über verschiedene komplementäre Zonen hinweg. Neben UWB werden bei der Produktion, Lieferung und Lagerung auch andere Ortungstechnologien wie RFID, 5G, BLE, WIFI und GPS eingesetzt. Mit Omlox kann sichergestellt werden, dass Netzwerke reibungslos und interoperabel funktionieren. Auf diese Weise können Unternehmen auf einfache Weise Anwendungen wie Produktionssteuerungssysteme, Anlagenverfolgung und Navigation über verschiedene Standortzonen hinweg vernetzen.

Der Omlox-Hub ist mit mehreren Tracking-Zonen kompatibel. Intelligente Fabri ken, die mit einer UWB-Lokalisierungszone, einer LKW-Ladefläche mit GPS-Positi- onierung und einem Lager mit WIFI-Positionierung arbeiten, können mit dem Om lox Hub effizient überwacht werden. Der Omlox Hub ermöglicht die Übertragung, Synchronisierung und Ausrichtung von Karten von diskreten lokalen Koordinaten (Zuordnung von SLAM und anderen Techniken) zu globalen geografischen Koordi naten einer Smart Factory, also einer Produktionsumgebung, in der sich Ferti gungsanlagen und Logistiksysteme mit wenig oder ohne menschliche Eingriffe weitgehend selbst organisieren, um die gewünschten Produkte herzustellen. SLAM bedeutet englisch: Simultaneous Localization and Mapping; deutsch: Simultane Positionsbestimmung und Kartierung.

Die Omlox Core Zone beinhaltet eine offene Funkschnittstelle und garantiert In teroperabilität im UWB-Bereich. Omlox erstellt eine interoperable Infrastruktur, die per Plug-and-Play funktioniert. Unternehmen können alle UWB-Produkte unabhän gig vom Hersteller schnell und einfach mit dem Omlox-Standard vernetzen. Die UWB Kommunikation findet innerhalb der Omlox Core Zone statt. Der Omlox Hub ist eine Ebene darüber.

Die Eigenschaften der Omlox-Anker sind ausführlicher in der Omlox-Spezifikation beschrieben, die auf https://omlox.com veröffentlicht ist.

Vorzugsweise erfolgt die Durchführung eines Ankunftszeitdifferenzverfahrens im Standard des fira Consortiums. Alternativ oder zusätzlich dazu erfolgt die Durch führung eines Trilaterationsverfahrens vorzugsweise im Omlox-Standard.

Die Kommunikation im Standard des CCC und/oder des fira Consortiums erfolgt vorzugsweise in einem Frequenzband um 8 GHz. Die Kommunikation im Omlox- Standard erfolgt vorzugsweise in einem Frequenzband um 4 GHz. In bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zur Durchführung eines Ankunftszeitdifferenzverfahrens zumindest 5 UWB-Anker ein gesetzt. Zur Durchführung eines Trilaterationsverfahrens werden vorzugsweise zu mindest 4 UWB-Anker eingesetzt. Die Synchronisation der UWB-Anker kann im ersten Frequenzband und/oder im zweiten Frequenzband erfolgen.

Zur Synchronisation der UWB-Anker ist es vorteilhaft, wenn häufig (ca. alle 100ms), Synchronisationsdatenpakete zwischen den UWB-Ankern ausgetauscht werden.

Zur weiteren Erhöhung der Zuverlässigkeit der Lokalisierung kann die Synchroni sation der UWB-Anker unabhängig voneinander sowohl im ersten Frequenzband als auch im zweiten Frequenzband erfolgen.

Die Synchronisation kann im ersten Frequenzband oder im zweiten Frequenzband zeitweise ausgesetzt werden, wobei die Kommunikation mit der UWB-Mobileinheit weiter in beiden Frequenzbändern erfolgt. Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit der Lokalisierung erfolgt jedoch die Synchronisation der UWB-Anker vorzugsweise durchgehend in beiden Frequenzbändern.

Eine Synchronisation der Anker ist vorteilhaft, um effiziente Algorithmen wie z.B. das Ankunftszeitdifferenzverfahren zu nutzen. Es sind durchaus auch Lokalisie rungsalgorithmen ohne Synchronisation denkbar. Ein Beispiel dafür ist eine Loka lisierung über mehrfaches Two-Way-Ranging.

Das Verfahren kann in einem industriellen Umfeld und/oder in einem Innenraum durchgeführt werden. Besonders bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren in einer Metallbearbeitung, insbesondere einer Blechbearbeitung, durchgeführt. Die erfindungsgemäße Lokalisierung ermöglicht den weitgehend autonomen Be trieb im industriellen Umfeld, insbesondere gemäß Maschinenrichtlinien mit hohen Standards.

In weiter bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird die erste Position durch einen ersten Algorithmus bestimmt und die zweite Position wird durch einen vom ersten Algorithmus separaten zweiten Algorithmus bestimmt. Hierdurch kann die Zuverlässigkeit der bestimmten Position der UWB-Mobileinheit weiter erhöht wer- den.

Die Zuverlässigkeit wird weiter erhöht, wenn der erste Algorithmus auf einem ers ten Rechner ausgeführt wird und der zweite Algorithmus auf einem separaten zweiten Rechner ausgeführt wird. Die beiden Rechner können Teil einer Rechen- einheit sein, mit der der Vergleich der ersten Position mit der zweiten Position erfolgt.

Die UWB-Anker können jeweils eine gemeinsame Kommunikationsstrecke zwi schen den UWB-Ankern und der Steuervorrichtung aufweisen. Die gemeinsame Kommunikationsstrecke zwischen den UWB-Ankern und der Steuervorrichtung kann zumindest teilweise drahtgebunden und/oder zumindest teilweise drahtlos ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist die Kommunikationsstrecke zum Betrieb per WIFI und/oder 4G bzw. 5G ausgebildet. Mit 4G und 5G sind die Generationen des Mobilfunkstandards gemeint, wobei mit 4G der gesamte LTE (Long Term Evo lution) Standard gemeint ist, also auch 3.9G.

Alternativ oder zusätzlich dazu kann das Ortungssystem ein zentrales Software- modul zur Einrichtung und Verwaltung der UWB-Anker aufweisen. Eine System wartung und ein Systemupdate können aus einer entfernt liegenden Instanz, ins besondere in Form einer Cloud, des Ortungssystems durch das zentrale Software modul erfolgen. Weiter bevorzugt erfolgt die Übermittlung der Daten der UWB-Anker zur Bestim mung der ersten Position getrennt von der Übermittlung der Daten der UWB-Anker zur Bestimmung der zweiten Position.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Vorrichtung zur Lokalisierung einer UWB-Mobileinheit, insbesondere zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens. Die Vorrichtung weist eine UWB-Mobileinheit mit einer ersten UWB-Mobileinheitantenne und einer zweiten UWB-Mobileinheitantenne auf. Die UWB-Mobileinheitantennen sind zum Senden von UWB-Signalen in verschie denen, ersten und zweiten, Frequenzbändern ausgebildet. Die Vorrichtung weist weiterhin mehrere UWB-Anker mit jeweils einer ersten UWB-Ankerantenne und einer zweiten UWB-Ankerantenne auf, wobei die ersten UWB-Ankerantennen zum Empfang von UWB-Signalen im ersten Frequenzband ausgebildet sind und die zweiten UWB-Ankerantennen zum Empfang von UWB-Signalen im zweiten Fre quenzband ausgebildet sind. Die Vorrichtung weist weiterhin eine mit den UWB- Ankern verbundene Recheneinheit mit einem ersten Algorithmus zum Bestimmen der ersten Position mittels der UWB-Signale des ersten Frequenzbands und einem zweiten Algorithmus zum Bestimmen der zweiten Position mittels der UWB-Signale des zweiten Frequenzbands auf. Die Recheneinheit ist dazu ausgebildet, die beiden Positionen zu vergleichen und beim Unterschreiten einer zuvor festgelegten Ab- weichung zumindest eine der beiden Positionen auszugeben und als sicher zu kennzeichnen. Die Kennzeichnung als sichere Position kann dabei schon im Vorfeld erfolgen. Bei spielsweise kann zuvor festgelegt werden, dass die der erfindungsgemäßen Vor richtung ausgegebene erste Position oder zweite Position stets als sicher angese hen wird.

Die Vorrichtung, insbesondere die Algorithmen, kann/können zur Durchführung eines Ankunftszeitdifferenzverfahrens und/oder eines Trilaterationsverfahrens ausgebildet sein. Die Recheneinheit kann einen ersten Rechner mit dem ersten Algorithmus und einen zweiten Rechner mit dem zweiten Algorithmus aufweisen. Der erste Algo rithmus und der zweite Algorithmus können auf einer virtuellen Maschine (VM) durchgeführt werden, die im Cluster redundant aufgebaut ist. Die Vorrichtung kann ein zentrales Softwaremodul zur Einrichtung und Verwaltung der UWB-Anker aufweisen. Das Softwaremodul kann in der Recheneinheit hinter legt sein. Alternativ dazu kann das Softwaremodul in einer Cloud der Vorrichtung hinterlegt sein. Systemwartung und Systemupdate können dadurch aus einer zu den UWB-Ankern entfernt liegenden Instanz erfolgen.

Die UWB-Anker können über parallele Datenanbindungswege für die Übermittlung der Daten der UWB-Anker zur Bestimmung der ersten Position und für die Über mittlung der Daten der UWB-Anker zur Bestimmung der zweiten Position zwischen den UWB-Ankern und der Recheneinheit aufweisen.

Die Vorrichtung kann eine industrielle Fertigung aufweisen.

Die Abstrahlwinkel der ersten UWB-Mobileinheitantenne und der zweiten Mobilein heitantenne können gleich sein. Alternativ oder zusätzlich dazu können die Ab- strahlwinkel der ersten UWB-Ankerantennen und der zweiten UWB-Ankerantennen gleich sein. Die UWB-Mobileinheit kann ein gemeinsames Gehäuse für die UWB-Mobileinhei- tantennen aufweisen.

Die UWB-Mobileinheit kann eine gemeinsame Leiterplatte für die UWB-Mobilein- heitantennen aufweisen.

Die UWB-Mobileinheit kann getrennte Mikrocontroller zur Steuerung der UWB-Mo- bileinheitantennen aufweisen. Die UWB-Mobileinheit kann getrennte Systems on Chips (SOCs) zur Steuerung der UWB- Mobileinheitantennen aufweisen.

Die UWB-Anker können ein gemeinsames Gehäuse für die UWB-Ankerantennen aufweisen.

Die UWB-Anker können eine gemeinsame Leiterplatte für die UWB-Ankerantennen aufweisen.

Die UWB-Anker können getrennte Mikrocontroller zur Steuerung der UWB-An- kerantennen aufweisen.

Die UWB-Anker können getrennte Systems on Chips (SOCs) zur Steuerung der UWB-Ankerantennen aufweisen. In weiter bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist/sind zumindest ein UWB- Anker, insbesondere mehrere UWB-Anker, vorzugsweise alle UWB-Anker, in einen Rauchmelder und/oder in eine Beleuchtung integriert.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeich- nung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausfüh rungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung. Detaillierte Beschreibung der Erfindung und Zeichnung

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Ortungssystems zur Ortung einer UWB-Mobileinheit mit verschiedenen UWB-Ankerantennen.

Fig. 2 zeigt schematisch die mit den verschiedenen UWB-Ankerantennen gesen deten Signale. Fig. 3 zeigt schematisch standardisierte Frequenzbereiche zur Zusammenset zung der in Fig. 2 gesendeten Signale.

Fig. 1 zeigt einen Innenraum, insbesondere eine industrielle Fertigung 10, mit einer Vorrichtung 12 zur Ortung einer UWB-Mobileinheit 14. Die UWB-Mobileinheit 14 ist auf einem selbstfahrenden Fahrzeug 16 (FTF) angeordnet oder an dem selbstfahrenden Fahrzeug 16 ausgebildet. Das selbstfahrende Fahrzeug 16 dient dem Transport von Materialien in dem Innenraum, insbesondere der industriellen Fertigung 10. Die UWB-Mobileinheit 14 kann alternativ dazu Teil eines Endkunden geräts 18, hier in Form eines Smartphones, sein. Aus Gründen der Übersichtlich- keit ist diese Variante in Fig. 1 nicht weiter ausgeführt.

Die Vorrichtung 12 weist UWB-Anker 20a, 20b, 20c zur Ortung der UWB-Mobi leinheit 14 auf. Die UWB-Anker 20a-c weisen jeweils eine erste UWB-Ankerantenne 22a, 22b, 22c und eine zweite UWB-Ankerantenne 24a, 24b, 24c auf. Die ersten UWB-Ankerantennen 22a-c dienen der Kommunikation mit einer ersten UWB-Mo- bileinheitantenne 26 (dargestellt mit strichpunktierten Pfeilen), die zweiten UWB- Ankerantennen 24a-c dienen der Kommunikation mit einer zweiten UWB-Mobilein- heitantenne 28 (dargestellt mit durchgezogenen Pfeilen). Die UWB-Anker 20a-c sind drahtlos oder drahtgebunden mit einer Recheneinheit 30 verbunden (aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt).

Die Recheneinheit 30 ermittelt eine erste Position der UWB-Mobileinheit 14 über die ersten UWB-Ankerantennen 22a-c und die erste UWB-Mobileinheitantenne 26. Weiterhin ermittelt die Recheneinheit 30 eine zweite Position der UWB-Mobileinheit 14 über die zweiten UWB-Ankerantennen 24a-c und die zweite UWB-Mobileinhei- tantenne 28. Die Bestimmung der ersten Position kann mit einem ersten Algorithmus 32, ins besondere auf einem ersten Rechner 34, erfolgen und die Bestimmung der zweiten Position kann mit einem zweiten Algorithmus 36, insbesondere auf einem zweiten Rechner 38, erfolgen. Die Recheneinheit 30 vergleicht die ermittelte erste Position mit der ermittelten zweiten Position. Weicht die erste Position nicht mehr als eine vordefinierte Tole ranz von der zweiten Position ab, wird zumindest eine der beiden Positionen aus gegeben. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 12 und das erfindungsgemäße Verfahren er möglichen die zuverlässige und sichere Positionsbestimmung der UWB-Mobilein- heit 14.

Die exakte Synchronisation der UWB-Anker 20a-c kann sowohl über die ersten UWB-Ankerantennen 22a-c als auch über die zweiten UWB-Ankerantennen 24a-c erfolgen.

Fig. 2 zeigt, dass die Signalübermittlung von und zu den UWB-Ankern 20a-c vor zugsweise bei Frequenzen um 4 GHz und 8 MHz erfolgt. Genauer gesagt senden und empfangen die ersten UWB-Ankerantennen 22a-c vorzugsweise bei Frequen zen um 8 GHz und die zweiten UWB-Ankerantennen 24a-c bei Frequenzen um 4 GHz. Die in Fig. 2 gezeigten Bandbreiten sind dabei rein beispielhaft. Die Band breiten können typischerweise 500 MHz betragen. Fig. 3 zeigt die von den ersten UWB-Ankerantennen 22a-c und zweiten UWB-An kerantennen 24a-c bevorzugt eingesetzten Frequenzen. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, dass von den ersten UWB-Ankerantennen 22a-c vorzugsweise Frequenzband 9 mit der Mittenfrequenz 7656 MHz eingesetzt wird und für die zweiten UWB-Ankeran- tennen 24a-c vorzugsweise die Frequenzbänder 1, 2 und 3 mit den Mittenfrequen zen 3432 MHz, 3960 MHz und 4488 MHz eingesetzt werden.

Unter Vornahme einer Zusammenschau aller Figuren der Zeichnung betrifft die Erfindung zusammenfassend ein Verfahren zur Lokalisierung zumindest einer UWB-Mobileinheit 14. Dabei werden zumindest sowohl eine erste Position als auch eine zweite Position der UWB-Mobileinheit 14 bestimmt. Die Bestimmung erfolgt über getrennte Frequenzbänder. Die erste Position wird über erste UWB-Ankeran- tennen 22a-c und eine erste UWB-Mobileinheitantenne 26 bestimmt. Die zweite Position wird über zweite UWB-Ankerantennen 24a-c und eine zweite UWB-Mobi leinheitantenne 28 bestimmt. Die Bestimmung erfolgt bevorzugt über getrennte Algorithmen 32, 36, insbesondere in getrennten Rechnern 34, 38. Beim Unter- schreiten einer vordefinierten Abweichung der beiden Positionen wird zumindest eine der beiden Positionen als sichere Position ausgegeben. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung 12 zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Bezuqszeichenliste

10 industrielle Fertigung

12 Vorrichtung

14 UWB-Mobileinheit

16 selbstfahrendes Fahrzeug

18 Endkundengerät

20a-c UWB-Anker

22a-c erste UWB-Ankerantenne

24a-c zweite UWB-Ankerantenne

26 erste UWB-Mobileinheitantenne

28 zweite UWB-Mobileinheitantenne

30 Recheneinheit

32 erster Algorithmus

34 erster Rechner

36 zweiter Algorithmus

38 zweiter Rechner