Title:
Höhenermittlung von Objekten
Kind Code:
A1


Abstract:

Basisstation (1) zur Lokalisierung eines Objekts (2), das mit einem Markierungsmodul (3) verbunden ist, welches dazu ausgebildet ist, den Luftdruck pM am Ort des Markierungsmoduls (3) zu messen und ein Funksignal (4) auszusenden, in das der Wert des Luftdrucks pM einkodiert ist, wobei die Basisstation (1) einen Funkempfänger (11) für das vom Markierungsmodul (3) ausgesendete Funksignal (4) und eine Dekodiereinheit (12) zur Dekodierung des Luftdrucks pM aus dem Funksignal (4) aufweist, wobei die Basisstation (1) einen Drucksensor (13) zur Ermittlung eines Referenz-Luftdrucks pR am Ort der Basisstation (1), eine Auswerteeinheit (14) zur Ermittlung der Druckdifferenz Δp zwischen dem Referenz-Luftdruck pR und dem Luftdruck pM sowie eine Ausgabeeinheit (15) zur Übermittlung der Druckdifferenz Δp, und/oder einer hieraus ermittelten Höhendifferenz Δh zwischen der Basisstation (1) und dem Objekt (2), an einen Bediener (5) am Ort der Basisstation (1), und/oder an einen Server (6), aufweist.
Markierungsmodul (3), umfassend einen Drucksensor (31) für den Luftdruck pM am Ort des Markierungsmoduls (3), eine Kodiereinheit (32) zum Einkodieren des Werts des Luftdrucks pM in ein Funksignal (4) sowie einen Sender (33) zur Übermittlung des Funksignals (4) an eine Basisstation (1), wobei das Markierungsmodul (3) zusätzlich einen Empfänger (34) für ein satellitengestütztes Navigationssystem (7), und/oder für mindestens ein Bakensignal (8) eines terrestrischen Senders (17; 17a-17d), aufweist. embedded image




Inventors:
Ohl, Christian (72793, Pfullingen, DE)
Schurr, Joachim (73107, Eschenbach, DE)
Application Number:
DE102017203158A
Publication Date:
08/30/2018
Filing Date:
02/27/2017
Assignee:
Robert Bosch GmbH, 70469 (DE)
International Classes:



Claims:
Basisstation (1) zur Lokalisierung eines Objekts (2), wobei das Objekt (2) mit einem Markierungsmodul (3) verbunden ist, welches dazu ausgebildet ist, den Luftdruck pM am Ort des Markierungsmoduls (3) zu messen und ein Funksignal (4) auszusenden, in das der Wert des Luftdrucks pM einkodiert ist, wobei die Basisstation (1) einen Funkempfänger (11) für das vom Markierungsmodul (3) ausgesendete Funksignal (4) und eine Dekodiereinheit (12) zur Dekodierung des Luftdrucks pM aus dem Funksignal (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisstation (1) einen Drucksensor (13) zur Ermittlung eines Referenz-Luftdrucks pR am Ort der Basisstation (1), eine Auswerteeinheit (14) zur Ermittlung der Druckdifferenz Δp zwischen dem Referenz-Luftdruck pR und dem Luftdruck pM sowie eine Ausgabeeinheit (15) zur Übermittlung der Druckdifferenz Δp, und/oder einer hieraus ermittelten Höhendifferenz Δh zwischen der Basisstation (1) und dem Objekt (2), an einen Bediener (5) am Ort der Basisstation (1), und/oder an einen Server (6), aufweist.

Basisstation (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Funkempfänger (11) zum Empfang eines Funksignals auf der Sendefrequenz des Markierungsmoduls (3), insbesondere in einem ISM-Band, ausgebildet ist.

Basisstation (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Empfänger (16) für ein satellitengestütztes Navigationssystem (7) vorgesehen ist und dass die Auswerteeinheit (14) zusätzlich dazu ausgebildet ist, die Höhe hB des Ortes der Basisstation (1) durch zeitliche Mittelung von mit dem satellitengestützten Navigationssystem (7) ermittelten Werten für die Höhe hB zu bestimmen.

Basisstation (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Sender (17; 17a-17d) für ein Bakensignal (8) vorgesehen ist, aus dessen Signalstärke s am Ort des Markierungsmoduls (3), und/oder aus dessen Laufzeit Δt bis zum Ort des Markierungsmoduls (3), die Position des Markierungsmoduls (3) in einer Ebene, und/oder im Raum, ermittelbar ist.

Basisstation (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dekodiereinheit (12) zusätzlich dazu ausgebildet ist, eine durch das Markierungsmodul (3) ermittelte Signalstärke s eines terrestrischen Bakensignals (8), eine Signallaufzeit Δt eines terrestrischen Bakensignals (8) von einem terrestrischen Sender (17; 17a-17d) zum Markierungsmodul (3), eine von der Signalstärke s und/oder von der Signallaufzeit Δt abgeleitete Größe, und/oder eine durch das Markierungsmodul (3) ermittelte Position Y des Markierungsmoduls (3) in einer Ebene, und/oder im Raum, aus dem vom Markierungsmodul (3) empfangenen Funksignal (4) zu dekodieren.

Basisstation (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (14) zusätzlich dazu ausgebildet ist, aus der Signalstärke s, und/oder aus der Signallaufzeit Δt, des terrestrischen Bakensignals (8), und/oder aus der von der Signalstärke s und/oder von der Signallaufzeit Δt abgeleiteten Größe, die Position Z des Markierungsmoduls (3) in einer Ebene, und/oder im Raum, auszuwerten.

Basisstation (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (14) mit einer Datenbank (18) gekoppelt ist, die bekannte Standorte X von terrestrischen Sendern (17; 17a-17d) für Bakensignale (8) enthält.

Markierungsmodul (3), welches mit einem zu lokalisierenden Objekt (2) verbindbar ist, umfassend einen Drucksensor (31) für den Luftdruck pM am Ort des Markierungsmoduls (3), eine Kodiereinheit (32) zum Einkodieren des Werts des Luftdrucks pM in ein Funksignal (4) sowie einen Sender (33) zur Übermittlung des Funksignals (4) an eine Basisstation (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Markierungsmodul (3) zusätzlich einen Empfänger (34) für ein satellitengestütztes Navigationssystem (7), und/oder für mindestens ein Bakensignal (8) eines terrestrischen Senders (17; 17a-17d), aufweist.

Markierungsmodul (3) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kodiereinheit (32) zusätzlich dazu ausgebildet ist, eine durch das Markierungsmodul (3) ermittelte Signalstärke s eines terrestrischen Bakensignals (8), eine Signallaufzeit Δt eines terrestrischen Bakensignals (8) von einem terrestrischen Sender (17; 17a-17d) zum Markierungsmodul (3), eine von der Signalstärke s und/oder von der Signallaufzeit Δt abgeleitete Größe, und/oder eine durch das Markierungsmodul (3) ermittelte Position Y des Markierungsmoduls in einer Ebene, und/oder im Raum, in das Funksignal (4) einzukodieren.

Markierungsmodul (3) nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (34) zum Empfang von durch WLAN-Zugangspunkte als terrestrische Sender (17; 17a-17d) abgestrahlten Funksignalen als Bakensignale (8) ausgebildet ist.

Description:

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Basisstation und ein Markierungsmodul zur Höhenermittlung von Objekten, welches insbesondere auf Baustellen und im Agrarbereich einsetzbar ist.

Stand der Technik

Mit satellitengestützten Navigationssystemen lässt sich die Position eines Objekts auf der Erdoberfläche bis auf eine Genauigkeit von unter einem Meter lokalisieren. Die Höhe über Grund lässt sich ebenfalls bestimmen, ist jedoch selbst bei gutem Empfang mit einer deutlich größeren Ungenauigkeit behaftet. In einem Rohbau auf einer Baustelle, der den Empfang einschränkt, ist es beispielsweise nicht möglich, die Position des Objekts bis auf ein Stockwerk einzugrenzen.

Für die Positionsbestimmung in einem begrenzten Arbeitsbereich, wie etwa auf einer Baustelle, sind Systeme mit terrestrischen Bakensendern bekannt, deren Signale von einem mit dem Objekt verbundenen Markierungsmodul empfangen werden. Die Position lässt sich beispielsweise durch Auswertung von Laufzeitdifferenzen bestimmen. In der typischen Geometrie derartiger Systeme wirkt sich eine Höhenänderung des Objekts allerdings nur sehr schwach auf die Laufzeitdifferenzen aus, so dass die Genauigkeit wieder nicht ausreicht, um die Position bis auf ein Stockwerk einzugrenzen.

Daher wird in der US 2012/209 554 A1 vorgeschlagen, die Höhe des Objekts stattdessen barometrisch zu bestimmen. Das mit dem Objekt verbundene Markierungsmodul wird hierzu um einen Drucksensor für den Luftdruck am Ort des Markierungsmoduls erweitert. Dieser Luftdruck wird mit den auf jedem Stockwerk gemessenen Referenz-Druckwerten verglichen. Auf diese Weise kann eine Druckänderung, die von einer Höhenänderung herrührt, von einer atmosphärischen Druckschwankung unterschieden werden.

Die US 8,612,172 B2 offenbart, barometrische Höheninformation ergänzend heranzuziehen, um Mehrdeutigkeiten bei der satellitengestützten Positionsbestimmung aufzulösen.

Die US 6,518,918 B1 offenbart, die Genauigkeit der von einem Benutzer eines Mobiltelefons angeforderten barometrischen Höhenbestimmung durch Bereitstellung eines am Ort einer terrestrischen Basisstation gemessenen Referenz-Druckwerts zu verbessern.

Offenbarung der Erfindung

Im Rahmen der Erfindung wurde eine Basisstation zur Lokalisierung eines Objekts entwickelt. Dabei wird vorausgesetzt, dass das Objekt mit einem Markierungsmodul verbunden ist, welches dazu ausgebildet ist, den Luftdruck pM am Ort des Markierungsmoduls zu messen und ein Funksignal auszusenden, in das der Wert des Luftdrucks pM einkodiert ist. Die Basisstation weist einen Funkempfänger für das vom Markierungsmodul ausgesendete Funksignal und eine Dekodiereinheit zur Dekodierung des Luftdrucks pM aus dem Funksignal auf.

Erfindungsgemäß weist die Basisstation zusätzlich die Kombination aus einem Drucksensor zur Ermittlung eines Referenz-Luftdrucks pR am Ort der Basisstation, einer Auswerteeinheit zur Ermittlung der Druckdifferenz Δp zwischen dem Referenz-Luftdruck pR und dem Luftdruck pM sowie einer Ausgabeeinheit zur Übermittlung der Druckdifferenz Δp, und/oder einer hieraus ermittelten Höhendifferenz Δh zwischen der Basisstation und dem Objekt, an einen Bediener am Ort der Basisstation, und/oder an einen Server, auf.

Es wurde erkannt, dass gerade bei der Lokalisierung von Objekten auf Baustellen und im Agrarbereich eine fest installierte Infrastruktur aus mehreren Referenzstationen, die pro Stockwerk jeweils einen Referenz-Druckwert ermitteln, häufig nicht zur Verfügung steht. Der in der US 2012/209 554 A1 diskutierte Anwendungsfall betrifft den normalen Betrieb eines fertigen Gebäudes; dementsprechend werden in Absatz [0014] dieser Schrift auch nur Gegenstände aufgeführt, die während dieses Normalbetriebs verwendet werden. In der Bauphase bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Installation besagter Infrastruktur möglich ist, kann das System nicht verwendet werden. Weiterhin hat eine Infrastruktur aus festinstallierten Referenzstationen auf einer Baustelle den Nachteil, dass damit Wertgegenstände ständig auf der Baustelle verbleiben müssen und Diebstählen vergleichsweise schutzlos ausgeliefert sind.

Gemäß der Erfindung sind die wesentlichen werthaltigen Komponenten in einer einzigen Basisstation konzentriert, die sich separat vom im Bau befindlichen Gebäude beispielsweise in einem abschließbaren Container unterbringen oder bei Arbeitsende von der Baustelle entfernen lässt. Im Gebäude selbst muss nur das mit dem Objekt verbundene Markierungsmodul verbleiben. Dieses enthält vergleichsweise preiswerte Komponenten und ist auf Grund seiner Bindung an das Objekt vergleichsweise schwer zu entwenden.

Die Information, in welcher Höhe sich das mit dem Markierungsmodul markierte Objekt befindet, steht am Ort der Basisstation, und/oder auf einem Server, an den diese Basisstation gekoppelt ist, zur Verfügung. Bereits diese Information ohne weitere zweidimensionale Lokalisierung in der Ebene reicht aus, um viel Zeit für die Suche nach Arbeitsmitteln einzusparen und den Einsatz von Arbeitsmitteln rationeller planen zu können. In einem Bau befindlichen Gebäude ist eine Bewegung sowohl von Personal als auch von Arbeitsmitteln in der Ebene eines Stockwerks meistens wesentlich einfacher als ein Stockwerkwechsel. So haben beispielsweise viele Maschinen ein Fahrgestell, auf dem sie innerhalb eines Stockwerks mit Muskelkraft bewegt werden können, sind aber gleichzeitig so schwer, dass sie nur mit einem Kran von einem Stockwerk in ein anderes gehoben werden können.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Funkempfänger zum Empfang eines Funksignals auf der Sendefrequenz des Markierungsmoduls, insbesondere in einem ISM-Band, ausgebildet.

Das Funksignal kann beispielsweise ein Kurzstreckenfunk-Signal sein. Unter einem Kurzstreckenfunk-Signal wird insbesondere ein Signal verstanden, dessen Reichweite im Wesentlichen auf den Arbeitsbereich (Baustelle oder Agrarbereich), in dem das Objekt sich überhaupt nur befinden kann, begrenzt ist, beispielsweise auf einige 100 m bis einige km. Vorteilhaft liegt die Frequenz des Kurzstreckenfunk-Signals im Bereich unterhalb 1 GHz, bevorzugt zwischen 150 MHz und 1 GHz und ganz besonders bevorzugt zwischen 800 MHz und 1 GHz.

Das Funksignal kann beispielsweise auch ein Low Power WAN (LPWAN)-Signal sein. Es kann beispielsweise ein Funksignal nach dem LoRa-Standard sein. In dem LPWAN-Netzwerk kann beispielsweise die Basisstation ein Knoten sein, an den das Markierungsmodul über eine direkte Funkstrecke angebunden ist. Ein LPWAN-Netzwerk lässt sich über ein oder mehrere Gateways an das Internet anbinden, jedoch können die Teilnehmer auch ohne Internetverbindung über Funk miteinander kommunizieren.

Auf diese Weise ist die Lokalisierung des Objekts mittels der Basisstation unabhängig vom Vorhandensein einer Mobilfunk-Infrastruktur. Gerade im Agrarbereich und bei der Erschließung von Neubaugebieten ist teilweise nur eine rudimentäre Mobilfunk-Abdeckung vorhanden, die keine Übertragung großer Datenmengen zulässt. Weiterhin entstehen keine Kosten für SIM-Karten und die zugehörige Datennutzung.

Wenn das Funksignal nur über kurze Distanz übertragen wird, hat dies weiterhin die Wirkung, dass die Basisstation sich in räumlicher Nähe zum Markierungsmodul befindet. Dies verbessert die Genauigkeit, mit der die Höhendifferenz Δh zwischen der Basisstation und dem mit dem Markierungsmodul verbundenen Objekt bestimmt werden kann, denn die atmosphärischen Einflüsse auf den Luftdruck, wie beispielsweise tageszeitabhängige Schwankungen, Wetterlage, Temperatur und Luftfeuchtigkeit, sind dann in guter Näherung am Ort der Basisstation einerseits und am Ort des Markierungsmoduls andererseits identisch.

Besonders vorteilhaft sind die Frequenznutzungsparameter des Kurzstreckenfunk-Signals so gewählt, dass sie einer allgemeinen Zuteilung oder Genehmigung durch die zuständige Fernmeldeverwaltung (in Deutschland die Bundesnetzagentur) genügen. Die Basisstation und das Markierungsmodul, das das Funksignal sendet, können dann anmelde- und gebührenfrei in Betrieb genommen werden. Wenn es hingegen wichtiger ist, dass die Lokalisierung Schutz vor anderen Frequenznutzern genießt, kann selbstverständlich auch eine entsprechend zugeteilte Frequenz verwendet werden.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung enthält die Basisstation zusätzlich einen Empfänger für ein satellitengestütztes Navigationssystem. Weiterhin ist die Auswerteeinheit der Basisstation zusätzlich dazu ausgebildet, die Höhe hB des Ortes der Basisstation durch zeitliche Mittelung von mit dem satellitengestützten Navigationssystem ermittelten Werten für die Höhe hB zu bestimmen. Dies erleichtert die Bestimmung der absoluten Höhe h des Orts des Markierungsmoduls insbesondere dann, wenn die Basisstation nicht fest installiert, sondern mobil ist und beispielsweise jeden Tag bei Arbeitsende wieder von der Baustelle entfernt wird. Beispielsweise wird ein Fahrzeug, das die Basisstation trägt, möglicherweise jeden Tag an einer etwas veränderten Position auf der Baustelle abgestellt, je nachdem, wo gerade Platz ist. Wird die Basisstation hingegen fest installiert oder immer wieder auf der gleichen Höhe abgestellt, kann es genauer sein, die Höhe hB der Basisstation durch geodätisches Einmessen zu bestimmen.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung enthält die Basisstation zusätzlich einen Sender für ein Bakensignal, aus dessen Signalstärke s am Ort des Markierungsmoduls, und/oder aus dessen Laufzeit Δt bis zum Ort des Markierungsmoduls, die Position Z des Markierungsmoduls in einer Ebene, und/oder im Raum, ermittelbar ist. Beispielsweise kann aus der Signalstärke s bzw. aus der Laufzeit Δt die Entfernung zwischen dem Sender und dem Markierungsmodul bestimmbar sein, und in Kombination mit weiteren Bakensignalen von weiteren Sendern kann die Position des Markierungsmoduls ermittelbar sein. Die Basisstation kann beispielsweise in einem System von Sendern, die Bakensignale aussenden, einen dieser Sender ersetzen und das System um die Möglichkeit der Höhenbestimmung erweitern.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindug ist die Dekodiereinheit der Basisstation zusätzlich dazu ausgebildet, eine durch das Markierungsmodul ermittelte Signalstärke s eines terrestrischen Bakensignals, eine Signallaufzeit Δt eines terrestrischen Bakensignals von einem terrestrischen Sender zum Markierungsmodul, eine von der Signalstärke s und/oder von der Signallaufzeit Δt abgeleitete Größe, und/oder eine durch das Markierungsmodul ermittelte Position Y des Markierungsmoduls in einer Ebene, und/oder im Raum, aus dem vom Markierungsmodul empfangenen Funksignal zu dekodieren. Auf diese Weise können sowohl die Positionsbestimmung als auch die Höhenbestimmung über die gleiche Funkverbindung zwischen dem Markierungsmodul und der Basisstation abgewickelt werden, was Hardwareaufwand und belegte Frequenzbandbreite spart.

Besonders vorteilhaft ist die Auswerteeinheit der Basisstation zusätzlich dazu ausgebildet, aus der Signalstärke s, und/oder aus der Signallaufzeit Δt, des terrestrischen Bakensignals, und/oder aus der von der Signalstärke s und/oder von der Signallaufzeit Δt abgeleiteten Größe, die Position Z des Markierungsmoduls in einer Ebene, und/oder im Raum, auszuwerten. Dann kann auch eine kombinierte Bestimmung von Höhe und Position mit einem Minimum an Hardwareaufwand im Markierungsmodul erfolgen. Typischerweise ist auf ein und derselben Baustelle eine Vielzahl von Arbeitsmitteln zu verfolgen, d.h., es wird eine Vielzahl von Markierungsmodulen benötigt, so dass sich die Hardwareersparnis vervielfacht.

Besonders vorteilhaft ist die Auswerteeinheit mit einer Datenbank gekoppelt, die bekannte Standorte von terrestrischen Sendern für Bakensignale enthält. Diese Datenbank kann dann beispielsweise laufend aktualisiert werden, ohne dass das Markierungsmodul regelmäßigen Kontakt mit einem Netzwerk benötigt.

Sowohl die Höhenbestimmung als auch die Positionsbestimmung werden im Zusammenspiel aus der Basisstation und dem Markierungsmodul durchgeführt. Die Erfindung bezieht sich daher auch auf ein Markierungsmodul, das mit einem zu lokalisierenden Objekt verbindbar ist. Dieses Markierungsmodul umfasst einen Drucksensor für den Luftdruck pM am Ort des Markierungsmoduls, eine Kodiereinheit zum Einkodieren des Werts des Luftdrucks pM in ein Funksignal sowie einen Sender zur Übermittlung des Funksignals an eine Basisstation.

Erfindungsgemäß weist das Markierungsmodul zusätzlich einen Empfänger für ein satellitengestütztes Navigationssystem, und/oder für mindestens ein Bakensignal eines terrestrischen Senders, auf. Auf diese Weise kann insbesondere die hohe Genauigkeit einer zweidimensionalen Positionsbestimmung in einer Ebene über das Bakensignal, bzw. über das satellitengestützte Navigationssystem, mit der hohen Genauigkeit einer barometrischen Höhenbestimmung kombiniert werden.

Für diese Funktionsintegration ist in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Kodiereinheit zusätzlich dazu ausgebildet ist, eine durch das Markierungsmodul ermittelte Signalstärke s eines terrestrischen Bakensignals, eine Signallaufzeit Δt eines terrestrischen Bakensignals von einem terrestrischen Sender zum Markierungsmodul, eine von der Signalstärke s und/oder von der Signallaufzeit Δt abgeleitete Größe, und/oder eine durch das Markierungsmodul ermittelte Position Y des Markierungsmoduls in einer Ebene, und/oder im Raum, in das Funksignal einzukodieren.

Besonders vorteilhaft werden die Signalstärke s und/oder die Signallaufzeit Δt in das Funksignal einkodiert, und die weitere Verarbeitung wird in der Basisstation durchgeführt. Dies betrifft insbesondere die Ermittlung der Entfernung zwischen dem Sender und dem Markierungsmodul sowie die Verrechnung mehrerer Entfernungen zwischen verschiedenen Sendern und ein und demselben Markierungsmodul zur Position Z des Markierungsmoduls. Der Ort, an dem die Information über die Position des Markierungsmoduls benötigt wird, ist nicht der Ort des Markierungsmoduls, sondern der Ort der Basisstation, denn das Markierungsmodul und das damit verbundene Objekt gilt es aufzufinden. Dann ist es wirtschaftlich, das Markierungsmodul nur mit einem Minimum an Intelligenz auszustatten und diese stattdessen in der Basisstation zu konzentrieren.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Empfänger zum Empfang von durch WLAN-Zugangspunkte als terrestrische Sender abgestrahlten Funksignalen als Bakensignale ausgebildet. Auf diese Weise kann auch der Aufwand an Hardware und Zeit für die Installation von Sendern für Bakensignale teilweise oder sogar ganz eingespart werden. Beispielsweise können die Standorte einer hinreichenden Anzahl von WLAN-Zugangspunkten in einer Datenbank kartographiert, die in die Basisstation ladbar ist. Um die kombinierte Positions- und Höhenbestimmung in Betrieb zu nehmen, kann es dann ausreichend sein, die Basisstation aufzubauen.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.

Figurenliste

Es zeigt:

  • 1 Ausführungsbeispiel einer Basisstation 1 gemäß der Erfindung;
  • 2 Ausführungsbeispiel eines Markierungsmoduls 3 gemäß der Erfindung;
  • 3 Beispielhafter Einsatz der Basisstation 1 und des Markierungsmoduls 3 auf einer Baustelle 100.

Nach 1 enthält die Basisstation 1 einen Empfänger 11 für ein Funksignal 4 vom Markierungsmodul 3, welches wiederum mit dem zu lokalisierenden Objekt 2 verbunden ist. Das Funksignal 4 enthält den Luftdruck pM, der von dem Markierungsmodul 3 gemessen wurde, sowie die Signalstärke s und Signallaufzeit Δt, mit der das Markierungsmodul 3 ein von dem Sender 17 in der Basisstation 1 ausgesendetes Bakensignal 8 empfangen hat. Weiterhin enthält das Funksignal 4 auch optional die Position Y des Markierungsmoduls 3, die von dem Markierungsmodul 3 satellitengestützt bestimmt wurde.

Die genannten Informationen werden in der Dekodiereinheit 12 der Basisstation 1 aus dem Funksignal 4 demoduliert und der Auswerteeinheit 14 zugeführt.

Zusätzlich erhält die Auswerteeinheit 14 auch den vom Drucksensor 13 der Basisstation 1 registrierten Referenz-Luftdruck pR am Ort der Basisstation 1.

Aus dem Luftdruck pM und dem Referenz-Luftdruck pR kann die Auswerteeinheit 14 bereits die Druckdifferenz Δp zwischen dem Ort der Basisstation 1 und dem Ort des Markierungsmoduls 3 bestimmen. In der Auswerteeinheit 14 ist weiterhin eine barometrische Höhenformel hinterlegt, mit der die Druckdifferenz Δp in eine Höhendifferenz Δh umgerechnet wird.

Um die Höhe hB der Basisstation 1 absolut zu kalibrieren, verfügt die Basisstation 1 zusätzlich über einen Empfänger 16 für ein satellitengestütztes Navigationssystem 7.

Die Auswerteeinheit 14 ist zusätzlich dazu ausgebildet, die Position Z des Markierungsmoduls 3 in mindestens zwei Dimensionen zu ermitteln. Für diese Ermittlung werden die Signalstärke s und die Signallaufzeit Δt herangezogen, mit denen das Markierungsmodul 3 das Bakensignal 8 empfangen hat. Dabei reicht die aus einem Bakensignal 8 eines einzigen Senders 17 gewonnene Information in der Regel aus, um die Entfernung zwischen dem Sender 17 und dem Markierungsmodul 3 zu bestimmen. Für eine eindeutige Positionsbestimmung werden die Informationen zusammengeführt, die aus mehreren von verschiedenen Sendern 17a-17d abgestrahlten Bakensignalen 8 gewonnen wurden. Dabei werden die bekannten Positionen X der Sender 17a-17d aus einer mit der Auswerteeinheit 14 gekoppelten Datenbank 18 bezogen. Sofern das Markierungsmodul 3 eigenständig Angaben Y über seine Position ermittelt hat, können diese von der Auswerteeinheit 14 ebenfalls zur Ermittlung des Endergebnisses Z für die Position des Markierungsmoduls 3 herangezogen werden.

Die Druckdifferenz Δp, die Höhendifferenz Δh sowie die ermittelte Position Z des Markierungsmoduls 3 werden von der Auswerteeinheit 14 an die Ausgabeeinheit 15 übermittelt und dort einem Bediener 5 vor Ort angezeigt. Zusätzlich werden diese Informationen auch an einen Server 6 übermittelt, der eine Datenbank 61 und weitere Verarbeitungslogik 62 enthält.

2 zeigt schematisch den Aufbau eines Markierungsmoduls 3, das mit dem zu lokalisierenden Objekt 2 verbindbar ist. Das Markierungsmodul 3 weist einen Drucksensor 31 für den Luftdruck pM am Ort des Markierungsmoduls 3 auf. Zusätzlich ist ein Empfänger 34 für ein satellitengestütztes Navigationssystem 7 sowie für Bakensignale 8 von terrestrischen Sendern vorgesehen, von denen hier nur ein Sender 17 beispielhaft angedeutet ist. Der Empfänger 34 ermittelt aus den vom satellitengestützten Navigationssystem 7 empfangenen Daten die Position Y des Markierungsmoduls 3. Der Empfänger 34 ermittelt weiterhin die Signalstärke s und die Signallaufzeit Δt, mit der das Bakensignal 8 empfangen wurde. Die Position Y, die Signalstärke s und die Signallaufzeit Δt werden an die Kodiereinheit 32 weitergegeben und von dieser Kodiereinheit 32 auf ein Funksignal 4 moduliert, das von dem Sender 33 zu der Basisstation 1 gesendet wird.

3 zeigt den beispielhaften Einsatz der Basisstation 1 und des Markierungsmoduls 3 auf einer Baustelle 100. Auf einem Baugrund 200 befindet sich ein Gebäude 201 in Bau und ist im Rohbaustadium. Es sind bereits vier Stockwerke 201a, 201b, 201c und 201d errichtet worden. Das zu lokalisierende Objekt 2, das mit dem Markierungsmodul 3 verbunden ist, befindet sich auf dem dritten Stockwerk 201c.

Die Basisstation 1 ist auf einem Mast 202 montiert und empfängt das vom Sender 33 des Markierungsmoduls 3 abgestrahlte Funksignal 4, dessen Zusammensetzung in den Figuren 1 und 2 näher erläutert ist. Von der Ausgabeeinheit 15 der Basisstation 1 werden die Druckdifferenz Δp, die Höhendifferenz Δh sowie die ermittelte Position Z des Markierungsmoduls 3 sowohl dem Bediener 5 vor Ort angezeigt als auch an den außerhalb der Baustelle 100 gelegenen Server 6 übermittelt.

Der Empfänger 34 des Markierungsmoduls 3 empfängt Bakensignale 8 von vier Sendern 17a-17d, wobei der Sender 17a in der Basisstation 1 enthalten ist und die Sender 17b-17d WLAN-Zugangspunkte sind. Der WLAN-Zugangspunkt 17c befindet sich noch im Bereich der Baustelle 100. Die WLAN-Zugangspunkte 17b und 17d befinden sich außerhalb der Baustelle 100, aber in deren näherem Umfeld.

Die Kombination aus der Basisstation 1 und dem Markierungsmodul 3 kann autark arbeiten. Da bereits die Basisstation 1 eine Auswerteeinheit 14 enthält und zudem Bakensignale 8 von lokal verfügbaren Sendern 17a-17d genutzt werden, ist auch dann zumindest eine Basisfunktionalität gegeben, wenn das satellitengestützte Navigationssystem 7, und/oder die Verbindung zum Server 6, nicht verfügbar ist. Wenn eine Verbindung zum Server 6 besteht, kann dessen erweiterte Verarbeitungskapazität 62 genutzt werden, und es kann beispielsweise die dreidimensionale Position des Objekts 2 in einer zentralen Datenbank aktualisiert werden.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • US 2012209554 A1 [0004, 0009]
  • US 8612172 B2 [0005]
  • US 6518918 B1 [0006]