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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abstandsbestimmung zwischen Kommunikationseinrichtungen, ein Verfahren zum Betrieb solcher Kommunikationseinrichtungen zur Abstandsbestimmung und Vorrichtungen zur Durchführung dieser Verfahren.
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Die Abstandsbestimmung zwischen Kommunikationseinrichtungen betrifft vielfältige Anwendungen. Nur sehr wenige Kommunikationsprotokolle enthalten eine solche Funktion explizit. Beispielsweise umfasst der UWB-Standard (UWB = Ultra-wide band) 802.15.4a eine solche Möglichkeit zur Abstandsbestimmung. Es sind ferner proprietäre Verfahren bekannt, die eine genaue Abstandsbestimmung zumindest zulassen, etwa Verfahren basierend auf FMCW-Signalen, ZigBee, UWB und PN-Sequenzen.
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In vielen Anwendungen besteht jedoch bereits eine betriebsbereite Infrastruktur wie z.B. bei WLAN-Netzwerken. Aus diesem Grund ist es von besonderem Interesse, möglichst die ohnehin genutzten infrastrukturtypischen Signale zur Abstandsbestimmung zu nutzen. So wird in vielen Fällen die Feldstärke solcher Signale zur Abstandsbestimmung ausgewertet. Jedoch lassen sich so zumeist nur sehr ungenaue Ergebnisse erhalten. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Übertragung und der Messung von "Timestamp"-Informationen. Solche "Timestamp"-Informationen resultieren zwar in einer verbesserten Genauigkeit, setzen jedoch einen Zugriff auf den MAC-Layer voraus. Ein solcher Zugriff ist jedoch häufig nicht vorgesehen.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, mittels welchem ein Maß für den Abstand zwischen zwei Kommunikationseinrichtungen, insbesondere Standardkommunikationseinrichtungen, besonders einfach bestimmt werden kann. Zweckmäßig soll dieses Verfahren keinen Eingriff in das Kommunikationsprotokoll selbst erfordern. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb einer dieser beiden Kommunikationseinrichtungen derart bereitzustellen, dass eine solche Bestimmung des Abstandes ermöglicht wird. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, jeweils eine Vorrichtung zu schaffen, mittels welcher vorgenannte Verfahren durchgeführt werden können.
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Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren zur Bestimmung eines Abstandes mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen, mit einem Verfahren zum Betrieb einer Kommunikationseinrichtung mit den in Anspruch 2 oder 3 angegebenen Merkmalen, sowie mit den Vorrichtungen mit den in den Ansprüchen 12 und 14 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den zugehörigen Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung angegeben.
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Erfindungsgemäß wird bei den Verfahren jeweils als Maß für den Abstand zwischen zwei Kommunikationseinrichtungen die Signallaufzeit zwischen diesen beiden Kommunikationseinrichtungen herangezogen. Bei konstanter Signalgeschwindigkeit ist die Signallaufzeit dem räumlichen Abstand proportional. Besonders bevorzugt wird bei den erfindungsgemäßen Verfahren die Signallaufzeit zur Bestimmung eines räumlichen Abstandes zwischen zwei Kommunikationseinrichtungen herangezogen. Über die Signalgeschwindigkeit kann dann der Abstand der Kommunikationseinrichtungen voneinander leicht in einem Längenmaß berechnet werden. Insbesondere wird die Signallaufzeit mit der Signalgeschwindigkeit multipliziert und der Abstand erhalten.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung der Signallaufzeit zwischen zumindest einer ersten und einer zweiten Kommunikationseinrichtung wird mittels der ersten Kommunikationseinrichtung ein erstes Signal gesendet und dieses erste Signal mittels der zweiten Kommunikationseinrichtung empfangen. Mittels der zweiten Kommunikationseinrichtung wird ein zweites Signal gesendet und dieses zweite Signal mittels der ersten Kommunikationseinrichtung empfangen. Erfindungsgemäß wird dabei eine erste zeitliche Abfolge des mittels der ersten Kommunikationseinrichtung erfolgenden Sendens des ersten Signals und des Empfangens des zweiten Signals erfasst. Weiterhin wird eine zweite zeitliche Abfolge des mittels der zweiten Kommunikationseinrichtung erfolgenden Empfangens des ersten Signals und des Aussendens des zweiten Signals erfasst. Nachfolgend werden erfindungsgemäß die erste zeitliche Abfolge und die zweite zeitlichen Abfolge einem Vergleich miteinander unterzogen und zumindest ein Ergebnis dieses Vergleichs zur Bestimmung der Signallaufzeit zwischen erster und zweiter Kommunikationseinrichtung herangezogen.
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Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren werden die erfindungsgemäßen Schritte folglich sowohl mittels der ersten als auch mittels der zweiten Kommunikationseinrichtung durchgeführt.
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Es versteht sich, dass die Bezeichnung "erstes" und "zweites" Signal nicht notwendigerweise eine Zeitordnung beider Signale kennzeichnet. Bevorzugt handelt es sich bei dem ersten Signal um das in erdfesten Bezugssystemen zeitlich vor dem zweiten Signal gesendete Signal. Alternativ und ebenfalls vorteilhaft bildet das zweite Signal das in erdfesten Bezugssystemen vor dem ersten Signal gesendete Signal.
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Vorteilhaft kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auf einfache Weise ein Maß für den Abstand der beiden Kommunikationseinrichtungen in Gestalt der Signallaufzeit zwischen diesen Kommunikationseinrichtungen erhalten werden. Insbesondere erfordert das erfindungsgemäße Verfahren keinen Eingriff in das Kommunikationsprotokoll selbst, sondern es können die standardmäßig bei den Kommunikationseinrichtungen vorgesehenen Kommunikationsprotokolle verwendet werden. Vorteilhafterweise erfordert das erfindungsgemäße Verfahren lediglich eine Aufzeichnung der Abfolge der gesendeten und empfangenen Signale am Ort eines der oder beider Kommunikationseinrichtungen oder an einem relativ zu diesem/diesen jeweils bekannten Ort.
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Bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zudem ein räumliches Maß für den Abstand zwischen erster und zweiter Kommunikationseinrichtung bestimmt. In dieser Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die gemäß dem vorangehend beschriebenen Verfahren bestimmte Signallaufzeit zwischen erster und zweiter Kommunikationseinrichtung herangezogen. Vorteilhaft wird in dieser Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Signallaufzeit mit der Signalgeschwindigkeit multipliziert.
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Infolge der Sendung des ersten Signals von der ersten Kommunikationseinrichtung an die zweite Kommunikationseinrichtung und der entgegengesetzt erfolgenden Sendung des zweiten Signals von der zweiten Kommunikationseinrichtung an die erste Kommunikationseinrichtung ist eine synchronisierte Zeitmessung mittels oder am Ort der Kommunikationseinrichtungen nicht erforderlich. Die Kommunikationseinrichtungen müssen daher nicht mit aufeinander abgeglichenen Zeitmessern versehen sein. Vielmehr lassen sich eventuell auftretende zeitliche Offsets bei der Nutzung der beiden zeitlichen Verzögerungen bei der Übertragung des ersten und des zweiten Signals zur Bestimmung der Signallaufzeit herausrechnen.
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Bei einem ersten erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb einer Kommunikationseinrichtung wird eine Bestimmung des Abstandes einer ersten und einer zweiten Kommunikationseinrichtung voneinander nach den vorgenannten Verfahrensschritten ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird mittels der ersten Kommunikationseinrichtung sowohl ein erstes Signal an die zweite Kommunikationseinrichtung gesendet als auch mittels der ersten Kommunikationseinrichtung ein von der zweiten Kommunikationseinrichtung gesendetes zweites Signal empfangen. Dabei wird eine erste zeitliche Abfolge des mittels der ersten Kommunikationseinrichtung erfolgenden Sendens des ersten Signals und des Empfangens des zweiten Signals erfasst und einer Vergleichseinrichtung übertragen, welche zum Vergleich der ersten Abfolge mit einer zweiten zeitlichen Abfolge des Empfangens des ersten Signals und des Sendens des zweiten Signals mittels der zweiten Kommunikationseinrichtung sowie zur Bestimmung der Signallaufzeit mit Hilfe zumindest eines Ergebnisses dieses Vergleichs ausgebildet ist. Geeigneterweise ist die Vergleichseinrichtung zur Sendung eines Ergebnisses dieses Vergleichs, insbesondere eine bestimmte Signallaufzeit und/oder eines Längenmaßes für den Abstand der ersten und zweiten Kommunikationseinrichtung ausgebildet. Zweckmäßig wird diese Sendung mittels der ersten Kommunikationseinrichtung erfasst.
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Dieses erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht vorteilhaft die Ausführung der eingangs erläuterten Verfahrensschritte zur Bestimmung des Abstandes zwischen erster und zweiter Kommunikationseinrichtung. Die zum erfindungsgemäßen Betrieb einer Kommunikationseinrichtung vorgesehenen Verfahrensschritte werden dabei allein an/mittels der ersten Kommunikationseinrichtung durchgeführt.
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Das weitere erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Kommunikationseinrichtung ermöglicht ebenfalls die Durchführung der eingangs erläuterten Verfahrensschritte zur Bestimmung eines Abstandes zwischen erster und zweiter Kommunikationseinrichtung. Bei diesem Verfahren wird mittels der ersten Kommunikationseinrichtung sowohl ein erstes Signal an die zweite Kommunikationseinrichtung gesendet als auch ein von der zweiten Kommunikationseinrichtung gesendetes zweites Signal empfangen. Dabei wird eine erste zeitliche Abfolge des mittels der ersten Kommunikationseinrichtung erfolgenden Sendens des ersten Signals und des Empfangens des zweiten Signals erfasst und eine zweite zeitliche Abfolge des mittels der zweiten Kommunikationseinrichtung erfolgenden Empfangens des ersten Signals und des Sendens des zweiten Signals empfangen. Dabei werden erfindungsgemäß nachfolgend die erste zeitliche Abfolge und die zweite zeitlichen Abfolge einem Vergleich miteinander unterzogen und zumindest ein Ergebnis dieses Vergleichs zur Bestimmung der Signallaufzeit zwischen erster und zweiter Kommunikationseinrichtung herangezogen. Insbesondere wird auch zumindest ein Ergebnis dieses Vergleichs oder die erste zeitliche Abfolge an die zweite Kommunikationseinrichtung gesendet.
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Auch dieses erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht vorteilhaft die Ausführung der eingangs erläuterten Verfahrensschritte zur Bestimmung des Abstandes zwischen erster und zweiter Kommunikationseinrichtung. Auch bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Verfahrensschritte zum erfindungsgemäßen Betrieb einer Kommunikationseinrichtung allein an/mittels der ersten Kommunikationseinrichtung durchgeführt.
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Vorteilhaft wird/werden bei den erfindungsgemäßen Verfahren wie sie vorhergehend beschrieben worden sind, bei dem Vergleich des ersten und des zweiten zeitlichen Verlaufs die Kanalimpulsantwort/en des ersten und/oder zweiten Signals bestimmt und herangezogen. Vorteilhaft erfordert/erfordern die Kanalimpulsantwort/en für nachfolgende Verfahrensschritte keine genaue Kenntnis des übertragenden Signals.
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Alternativ oder zusätzlich wird bei dem Vergleich des ersten und des zweiten zeitlichen Verlaufs zumindest ein Korrelationswert zumindest jeweils eines Teils des ersten und des zweiten zeitlichen Verlaufs bestimmt und herangezogen.
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Zweckmäßigerweise werden bei den erfindungsgemäßen Verfahren bei dem Vergleich des ersten und des zweiten zeitlichen Verlaufs Signalpausen zwischen erstem und zweitem Signal im ersten und zweiten zeitlichen Verlauf bestimmt und herangezogen.
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In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verfahren werden das Empfangen des ersten Signals und das Senden des zweiten Signals oder das Empfangen des zweiten Signals und das Senden des ersten Signals zueinander zeitverzögert. So kann etwa das zeitlich vorhergehend gesendete Signal erst einer Verarbeitung unterzogen werden, bevor das zeitlich nachfolgende Signal ausgesandt wird. Insbesondere wird das zeitlich nachfolgende Signal als Antwort auf das zeitlich vorhergehende Signal, vorzugsweise als Antwort auf eine mittels des zeitlich vorhergehenden Signals gebildeten Aufforderung zur Sendung des zeitlich nachfolgenden Signals, gesendet.
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Zweckmäßig wird bei den Verfahren zur Erfassung der ersten zeitlichen Abfolge zusätzlich ein erstes Signalaufzeichnungsmodul genutzt, welches zur zeitlichen Aufzeichnung der von der ersten Kommunikationseinrichtung gesendeten und empfangenen Signale ausgebildet ist und/oder es wird bei den Verfahren zur Erfassung der zweiten zeitlichen Abfolge zusätzlich ein zweites Signalaufzeichnungsmodul genutzt, welches zur zeitlichen Aufzeichnung der von der zweiten Kommunikationseinrichtung gesendeten und empfangenen Signale ausgebildet ist. Insbesondere werden solche ersten und/oder zweiten Signalaufzeichnungsmodule genutzt, welche selbst zum Empfang von mittels der ersten und/oder zweiten Kommunikationseinrichtung gesendeten und empfangenen Signale ausgebildet ist/sind.
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Lediglich durch Hinzuziehung einer oder mehrer weiterer solcher Signalaufzeichnungsmodule lassen sich somit ein oder mehrere Kommunikationseinrichtungen um die Möglichkeit einer Bestimmung des Abstands zwischen zwei Kommunikationseinrichtungen erweitern.
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Vorteilhaft werden bei den erfindungsgemäßen Verfahren zumindest zwei Signalaufzeichnungsmodule genutzt, von denen eines an oder in einem definierten Abstand von der ersten und eines an oder in einem definierten Abstand von der zweiten Kommunikationseinrichtung angeordnet werden oder sind.
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Zweckmäßigerweise werden bei den Verfahren anstelle einer einzigen, ersten und/oder zweiten, Kommunikationseinrichtung jeweils mehrere Kommunikationseinrichtungen in einer definierten Anordnung zueinander genutzt. Geeignet sind diese mehreren Kommunikationseinrichtungen auch miteinander synchronisiert und somit zeitlich aufeinander abgestimmt. In dieser Weiterbildung wird jeweils der zeitliche Verlauf der je mittels einer oder mehreren Kommunikationseinrichtung empfangenen und gesendeten Signale erfasst. Diese mehreren zeitlichen Abfolgen werden zur Bestimmung der Orientierung der Kommunikationseinrichtung und/oder der Richtung, aus welcher die durch diese Kommunikationseinrichtung empfangenen Signale stammen, herangezogen.
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Auf diese Weise kann nicht lediglich der Abstand der mehreren Kommunikationseinrichtungen von weiteren, insbesondere ebenfalls mehreren an einem weiteren Ort in einer definierten Anordnung zueinander befindlichen, Kommunikationseinrichtungen, sondern auch die relative Orientierung und/oder die Richtung der kürzesten geraden Verbindung zwischen den mehreren und weiteren Kommunikationseinrichtungen bestimmt werden.
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Zweckmäßig wird bei den erfindungsgemäßen Verfahren jeweils der Abstand einer ersten Kommunikationseinrichtung zu mehreren, zumindest zwei und vorzugsweise drei, an verschiedenen Orten befindlichen zweiten Kommunikationseinrichtungen bestimmt. Auf diese Weise kann auch eine eindeutige Ortsposition relativ zu diesen mehreren zweiten Kommunikationseinrichtungen einfach bestimmt werden.
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Die erfindungsgemäße Kommunikationsvorrichtung zur Ausführung eines der vorgenannten Verfahren umfasst zumindest eine Kommunikationseinrichtung und ein Signalaufzeichnungsmodul, welches zur Aufzeichnung des zeitlichen Verlaufs der Abfolge zumindest eines von der Kommunikationseinrichtung gesendeten Signals und zumindest eines von der Kommunikationseinrichtung empfangenen Signals ausgebildet ist.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kommunikationsvorrichtung weist diese eine Vergleichseinrichtung auf, die zum Vergleich des zeitlichen Verlaufs mit einem weiteren zeitlichen Verlauf ausgebildet ist. Insbesondere ist die Vergleichseinrichtung zum Vergleich mit einem solchen weiteren Verlauf ausgebildet, welcher von einer weiteren Kommunikationseinrichtung oder einer weiteren Kommunikationsvorrichtung wie vorangehend beschreiben gesendet ist.
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Die erfindungsgemäße Abstandsbestimmungseinrichtung umfasst zwei Kommunikationsvorrichtungen wie zuvor beschrieben. Zweckmäßig umfasst zumindest eine der Kommunikationsvorrichtungen eine Vergleichseinrichtung wie vorhergehend beschrieben.
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Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
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1 zwei Standardkommunikationsgeräte zur Abstandsbestimmung in einer Prinzipskizze,
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2 einen zeitlichen Signalflussplan in einer schematischen Darstellung und
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3 ein Standardkommunikationsgerät zur Abstands- und Winkelbestimmung in einer Prinzipskizze.
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Als Kommunikationseinrichtungen werden wie in 1 dargestellt ein erstes Kommunikationsgerät a und ein zweites Kommunikationsgerät b genutzt.
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Bei erstem a und zweitem Kommunikationsgerät b handelt es sich um Standardkommunikationsgeräte, welche in der gezeigten Darstellung als WLAN-Geräte realisiert sind. In weiteren nicht eigens gezeigten Ausführungsbeispielen kann es sich auch um beliebige sonstige Kommunikationseinrichtungen handeln.
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Wie in 1 gezeigt, wird dabei vom ersten Kommunikationsgerät a ein erstes Sendesignal TXa erzeugt, welches über die Antenne A gesendet wird. An dem ersten Kommunikationsgerät a ist zusätzlich ein erstes Signalaufzeichnungsmodul Ea angeordnet. Dem Signalaufzeichnungsmodul Ea wird beim Senden des ersten Sendesignals TXa dieses erste Sendesignal TXa übergeben. Das erste Signalaufzeichnungsmodul Ea zeichnet dieses erste Sendesignal TXa zeitlich auf. Das mittels der Antenne A gesendete erste Sendesignal TXa wird über eine zunächst noch unbekannte Distanz übertragen und trifft als erstes Empfangssignal RXa am Ort des zweiten Kommunikationsgeräts b ein. Das zweite Kommunikationsgerät b empfängt das erste Empfangssignal Rxa mittels der Antenne B.
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Am zweiten Kommunikationsgerät b ist ferner ein zweites Signalaufzeichnungsmodul Eb angeordnet. Dem zweiten Signalaufzeichnungsmodul Eb wird von dem zweiten Kommunikationsgerät b das von diesem empfangene erste Empfangssignal RXa während des Empfangs übergeben. Das Signalaufzeichnungsmodul Eb zeichnet dieses erste Empfangssignal RXa auf.
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Nach dem Empfang des ersten Empfangssignals RXa und einer nicht näher bestimmten Verzögerungszeit Td sendet das zweite Kommunikationsgerät b seinerseits ein Sendesignal, ein zweites Sendesignal TXb, aus. Dabei wird dem zweiten Signalaufzeichnungsmodul Eb vom zweiten Kommunikationsgerät TXb das von diesem ausgesandte zweite Sendesignal TXb beim Senden übergeben. Das zweite Signalaufzeichnungsmodul Eb zeichnet dieses zweite Sendesignal TXb auf. Das zweite Sendesignal TXb wird zudem über die Distanz d übertragen und trifft als zweites Empfangssignal Rxb am Ort des ersten Kommunikationsgeräts a ein. Das erste Kommunikationsgerät a empfängt das zweite Empfangssignal RXb mittels der Antenne A. Beim Empfang des zweiten Empfangssignals RXb übergibt das erste Kommunikationsgerät a das zweite Empfangssignal RXb an das erste Signalaufzeichnungsmodul Ea, welche dieses zweite Empfangssignal RXb zeitlich aufzeichnet.
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Die Aufzeichnung des ersten Sendesignals TXa und des zweiten Empfangssignals RXb durch das erste Signalaufzeichnungsmodul Ea und die Aufzeichnung des ersten Empfangssignals RXa und des zweiten Sendesignals TXb durch das zweite Signalaufzeichnungsmodul Eb erfolgt dabei als zeitliche Aufzeichnung, d.h. sowohl der zeitliche Verlauf der jeweiligen Sende- oder Empfangssignale selbst, als auch die zeitliche Aufeinanderfolge von erstem und zweiten Sende- oder Empfangssignal werden von den Signalaufzeichnungsmodulen Ea, Eb aufgezeichnet. Mittels der ersten Kommunikationseinrichtung a kann der von dem ersten Signalaufzeichnungsmodul Ea erfasste zeitliche Verlauf an das zweite Kommunikationsgerät b übermittelt werden. Die Bestimmung des Abstandes zwischen den Kommunikationsgeräten a, b kann dann mittels des zweiten Kommunikationsgeräts b oder des zweiten Signalaufzeichnungsmoduls Eb durchgeführt und an das erste Kommunikationsgerät a übermittelt werden. Alternativ können sich die Signalaufzeichnungsmodule Ea und Eb die jeweiligen zeitlichen Verläufe auch gegenseitig übermitteln, sodass die Bestimmung des Abstandes in jedem der Kommunikationsgeräte a, b oder in jedem der Signalaufzeichnungsmodule Ea, Eb erfolgt.
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In 2 ist die zeitliche Aufzeichnung durch das erste Ea und das zweite Signalaufzeichnungsmodul Eb dargestellt. Dabei ist der zeitliche Verlauf des ersten Sendesignals TXa und des zweiten Empfangssignals RXb wie er durch das erste Signalaufzeichnungsmodul Eb erfasst ist in der oberen Kurve, und der zeitliche Verlauf des ersten Empfangssignals RXa und des zweiten Sendesignals TXb wie er durch das zweite Signalaufzeichnungsmodul Eb erfasst ist in der unteren Kurve dargestellt. Die Hochachse bezeichnet dabei stets die Signalstärke, etwa eine Feldstärke oder ein skaliertes Feldstärkequadrat. Die Signalstärke kann aber grundsätzlich auch die Stärke jeder anderen zur Signalübertragung tauglichen Größe sein. Die Rechtsachse gibt die Zeit t an.
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Man erkennt, dass sich die zwischen dem ersten Sendesignal TXa und dem zweiten Empfangssignal RXb der oberen Kurve und dem ersten Empfangssignal RXa und dem zweiten Sendesignal TXb der unteren Kurve liegenden, signalfreien, Zeiträume um die zweifache Signallaufzeit τ zwischen den beiden Kommunikationseinrichtungen a, b unterscheiden. Folglich können die beiden zeitlichen Signalverläufe der beiden Signalaufzeichnungsmodule Ea und Eb derart miteinander verglichen werden, dass der Differenzbetrag dieser beiden Zeiträume herangezogen wird und nachfolgend halbiert wird.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Differenzbetrag dieser beiden Zeiträume derart bestimmt, dass erstes Sendesignal TXa und erstes Empfangssignal RXa herangezogen werden um nachfolgend die Kanalimpulsantwort bei der Übertragung des ersten Sendesignals TXa zu ermitteln. Zudem werden das zweite Sendesignal TXb und das zweite Empfangssignal RXb herangezogen, um die Kanalimpulsantwort bei der Übertragung des zweiten Sendesignals TXb zu ermitteln. Aus den so gewonnenen Kanalimpulsantworten können die zeitlichen Versätze zwischen Aussendung und Empfang jeweils des ersten TXa und des zweiten Sendesignals TXb erhalten werden. Zweckmäßig werden dabei bei der Bestimmung der Kanalimpulsantworten jeweils diejenigen zeitlichen Versätze bestimmt, die jeweils zur kürzesten auftretenden Signallaufzeit τ führen. Auf diese Weise wird der Einfluss von ggf. auftretenden Ein- oder Mehrfachreflexionen vor der nachfolgenden Bestimmung des Abstandes herausgefiltert.
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Infolge der Nutzung sowohl der Kanalimpulsantwort bei der Übertragung des ersten Sendesignals TXa vom ersten Kommunikationsgerät a an das zweite Kommunikationsgerät b als auch der Kanalimpulsantwort bei der Übertragung des zweiten Sendesignals TXb vom zweiten Kommunikationsgerät b an das erste Kommunikationsgerät a ist eine synchronisierte Aufzeichnung durch die Signalaufzeichnungsmodule Ea, Eb nicht erforderlich. Die Signalaufzeichnungsmodule Ea, Eb und die Kommunikationsgeräte a, b müssen daher nicht mit aufeinander abgeglichenen Zeitmessern versehen sein. Vielmehr lassen sich eventuell auftretende zeitliche Offsets bei der Nutzung der beiden zeitlichen Verzögerungen bei der Übertragung des ersten und des zweiten Sendesignals zur Bestimmung der Signallaufzeit τ herausrechnen.
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In einem weiteren, nicht eigens gezeigten Ausführungsbeispiel werden die von dem ersten Signalaufzeichnungsmodul Ea und dem zweiten Signalaufzeichnungsmodul Eb aufgezeichneten zeitlichen Verläufe durch eine Korrelationsberechnung miteinander verglichen. Dies geschieht in einer Auswerteinrichtung (nicht explizit gezeigt), die in beiden Signalaufzeichnungsmodulen integriert ist. Dazu werden wechselseitig erster und zweiter Verlauf mittels der Kommunikationsgeräte a, b übertragen. Dabei wird zum einen derjenige zeitliche Versatz der unteren Kurve zur oberen Kurve bestimmt, bei welchem der Korrelationswert von ersten Sendesignal TXa und erstem Empfangssignal RXa maximal ist. Nachfolgend wird derjenige zeitliche Versatz der unteren Kurve zur oberen Kurve bestimmt, bei welchem der Korrelationswert von zweitem Sendesignal TXb und zweitem Empfangssignal RXb maximal ist. Der halbe Differenzbetrag der beiden zeitlichen Versätze wird dann nachfolgend als Signallaufzeit τ herangezogen. Zweckmäßig werden dabei bei der Bestimmung der maximalen Korrelationswerte jeweils diejenigen lokal maximalen Korrelationswerte bestimmt, die jeweils zur kürzesten auftretenden Signallaufzeit τ führen. Auf diese Weise wird der Einfluss von ggf. auftretenden Ein- oder Mehrfachreflexionen vor der nachfolgenden Bestimmung des Abstandes herausgefiltert.
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Die nach einem der vorhergehend beschriebenen Signallaufzeit τ zwischen Kommunikationsgerät a und Kommunikationsgerät b wird dann zur Bestimmung des Abstandes zwischen Kommunikationsgerät a und Kommunikationsgerät b herangezogen. Dazu wird die Signallaufzeit mit der Signalgeschwindigkeit, hier die durch atmosphärische Einflüsse beeinflusste Lichtgeschwindigkeit, multipliziert und der Abstand erhalten.
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Es versteht sich, dass in den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen anstelle der Antennen A und B auch beliebige sonstige Sende- und Empfangseinrichtungen an den Kommunikationsgeräten a und b vorhanden sein können.
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Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel werden anstelle jeweils eines einzigen ersten und zweiten Kommunikationsgeräts jeweils eine erste und eine zweite Gruppe von mehreren, hier vier, Kommunikationsgeräten genutzt (dargestellt ist in 3 lediglich eine erste Gruppe von Kommunikationsgeräten). Im Übrigen sind die Kommunikationsgeräte gleichartig den zuvor beschriebenen Kommunikationsgeräten a, b aufgebaut. Diese Kommunikationsgeräte weisen je eine Antenne WLAN-RFR auf. Die Kommunikationsgeräte sind entlang einer Geraden gleichabständig angeordnet. Mittels dieser Kommunikationsgeräte wird die Signallaufzeit von einer zweiten – nicht dargestellten – Gruppe von Kommunikationsgeräten zu jeder der Antennen WLAN-RFR der Kommunikationsgeräte bestimmt. Dazu werden die mittels der Antennen WLAN-RFR empfangenen oder ausgesendeten Sende- und Empfangssignale der Antennen WLAN-RFR über je einen Analog-Digital-Konverter einer Antenne WLAN-RFR an ein gemeinsames Signalaufzeichnungsmodul SP übergeben. Die Empfangseinrichtung SP ist zur Bestimmung der Orientierung der jeweiligen Kommunikationsgeräte zur zweiten Gruppe von Kommunikationsgeräten ausgebildet. Auf diese Weise kann einerseits die Orientierung der Kommunikationsgeräte der ersten Gruppe zur Signalrichtung und damit zusätzlich zum Abstand auch auf die Richtung der signalverbundenen Gruppe von Kommunikationsgeräten geschlossen werden. Es versteht sich, dass auch eine Gruppe von Kommunikationsgeräten wie vorstehend beschrieben mit einem einzelnen der Gruppe fernen Kommunikationsgerät zu einer Abstandsbestimmung herangezogen werden kann.
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In den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen kann erfindungsgemäß der Abstand in jeder der beiden Kommunikationseinrichtungen oder Gruppen von Kommunikationseinrichtungen bestimmt werden.
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In weiteren nicht eigens gezeigten Ausführungsbeispielen kann der von der ersten Empfangseinrichtung bestimmte zeitliche Verlauf von ersten und zweiten Sende- oder Empfangssignal auch mittels des Kommunikationsgeräts an die zweite Empfangseinrichtung übermittelt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- UWB-Standard (UWB = Ultra-wide band) 802.15.4a [0002]
