WO2022229239A1 - Reliably locating a uwb mobile unit - Google Patents

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WO2022229239A1
WO2022229239A1 PCT/EP2022/061139 EP2022061139W WO2022229239A1 WO 2022229239 A1 WO2022229239 A1 WO 2022229239A1 EP 2022061139 W EP2022061139 W EP 2022061139W WO 2022229239 A1 WO2022229239 A1 WO 2022229239A1
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WO
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uwb
mobile unit
antenna
anchor
determined
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PCT/EP2022/061139
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Eberhard Wahl
Erik MADEMANN
Christoph GÖTZE
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Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Zigpos GmbH
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Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Zigpos GmbH
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    • G01S5/0257—Hybrid positioning
    • G01S5/0268—Hybrid positioning by deriving positions from different combinations of signals or of estimated positions in a single positioning system

Definitions

  • the invention relates to a method and apparatus for securely and reliably locating a UWB mobile unit.
  • the object according to the invention is thus achieved by a method for locating a UWB mobile unit (“tag” or “tag-device”), the UWB mobile unit having a first UWB mobile unit antenna and a second UWB mobile unit antenna.
  • the localization takes place with several UWB anchors ("beacons"), each of which has a first UWB anchor antenna and a second UWB anchor antenna.
  • frequency band is determined using the first UWB mobile unit antenna and the first UWB armature antennas.
  • a second position of the UWB mobile unit is determined in a different, second frequency band using the second UWB mobile unit antenna and the second UWB anchor antennas.
  • the first position and the second position are then compared. If the deviation of the second position from the first position falls below a previously defined level, at least one of the two positions is output and marked as a safe position.
  • Ultra-wideband is a radio standard used over short distances and for location in factories (industrial production). Ultra-wideband is particularly robust against interference from other radio sources and multiple reflections, which can occur frequently in factories in the metalworking industry in particular, and ensures precise location of materials, orders and navigation of driverless transport vehicles (AGV) and drones - even with obstacles such as metal reflections.
  • AGV driverless transport vehicles
  • WO 2020/212722 A1 entitled “Ultra-Wideband Location Systems and Methods” was filed on April 19, 2019 and published on October 22, 2020.
  • UWB components are preferably used for the UWB anchor(s) and/or the positioning system, which comply with the IEEE 802.15.4z and/or IEEE802.15.4ab standard.
  • Radio communication between the mobile units and the UWB anchors can be transmitted via existing UWB and/or Bluetooth Low Energy (BLE) and/or ZigBee.
  • BLE Bluetooth Low Energy
  • ZigBee is a specification for wireless networks with low data volumes and low power consumption, such as home automation, sensor networks and lighting technology.
  • ZigBee is based on the IEEE 802.15.4 standard and expands its functionality in particular with the option of routing and secure key exchange.
  • the position of the UWB mobile unit is thus determined twice in a real-time locating system (RTLS), with UWB signals in two different frequency bands being used for locating. Labeling a position as a safe position enables the localization to be certified.
  • RTLS real-time locating system
  • the marking as a safe position can be done in advance. For example, it can be determined beforehand that the first position or second position output with a device for carrying out the method according to the invention is always regarded as safe.
  • the UWB anchors are preferably at a minimum distance of 5 m, in particular 10 m, particularly preferably 20 m, from one another.
  • the first position and the second position are preferably determined simultaneously. As a result, the method can be carried out with particular precision.
  • the first position and the second position can each be determined by an arrival time difference method ("Time Difference of Arrival (TDoA) method").
  • TDoA Time Difference of Arrival
  • the UWB anchors whose location information is known and whose system time is synchronized, compare the arrival times of these UWB signals. The first position and the second position are then calculated from the arrival time difference.
  • the first position and the second position can each be determined by a trilateration method.
  • a first UWB anchor sends UWB signals to the UWB mobile unit.
  • the UWB mobile unit returns UWB signals to this first UWB anchor.
  • the first UWB anchor thus sends UWB signals in a "round trip".
  • the distance between the UWB mobile unit and the first UWB anchor is determined on the basis of the transit time of the "round trip".
  • the UWB mobile unit's UWB signals are received by other UWB anchors (the other UWB anchors "listen". with”).
  • the distance of the UWB mobile unit to the further UWB anchors is determined.
  • the position of the UWB mobile unit is determined based on the distances of the UWB mobile unit to the UWB anchors.
  • the first position is preferably determined by an arrival time difference method and the second position by a trilateration method.
  • the position which is determined by means of a trilateration method, is preferably marked as a safe position when it falls below the predefined deviation.
  • the first position and/or the second position can be in the standard of the Car Connectivity Consortium (CCC) (see https://carconnectivity.org/) and/or the Fine Ranging (fira) Consortium (see https://www. firaconsortium.org/).
  • CCC Car Connectivity Consortium
  • fira Fine Ranging Consortium
  • the first position and/or the second position can be determined in the Omlox standard (see www.omlox.com).
  • Omlox is an open standard for an accurate real-time indoor location system. Omlox defines open interfaces for an interoperable localization system. With Omlox, different tag manufacturers can use the same infrastructure with different applications from different vendors. Because the same infrastructure is used, total cost of ownership is reduced, allowing for easy integration of different applications. A key feature of Omlox is that it enables cyber-physical facilitation, combining the integration of industrial software and hardware solutions into a common ecosystem.
  • Omlox-based UWB anchors various types of software such as a Manufacturing Executive System (MES), asset tracking and navigation with anti-collision, as well as hardware such as drones, AGVs and loading vehicles can be integrated into the localization domain.
  • MES Manufacturing Executive System
  • Omlox enables interoperability and flexibility for different trackable providers within one or more tracking zones.
  • Omlox achieves this through two core components: Olox Hub and Olox Core Zone.
  • the Omlox Hub enables interoperability and flexibility within different tracking zones, while the Omlox Core Zone provides interoperability and flexibility within a single tracking zone.
  • the Omlox Hub enables interoperability and flexibility across various complementary zones.
  • other tracking technologies such as RFID, 5G, BLE, WIFI and GPS are also used in production, delivery and storage. With Omlox it can be ensured that networks function smoothly and interoperably. This allows companies to easily connect applications such as production control systems, asset tracking and navigation across different site zones.
  • the Omlox hub is compatible with multiple tracking zones. Smart factories working with UWB localization zone, truck bed with GPS positioning and warehouse with WIFI positioning can be efficiently monitored with Om lox Hub.
  • the Omlox Hub enables maps to be transferred, synchronized and aligned from discrete local coordinates (mapping by SLAM and other techniques) to global geographic coordinates of a smart factory, i.e. a production environment in which manufacturing plants and logistics systems are located with little or no human intervention largely self-organize to produce the desired products.
  • SLAM means English: Simultaneous Localization and Mapping; German: Simultaneous positioning and mapping.
  • the Omlox Core Zone includes an open radio interface and guarantees interoperability in the UWB area.
  • Omlox creates an interoperable infrastructure that is plug-and-play. Companies can quickly and easily network all UWB products with the Omlox standard, regardless of the manufacturer. The UWB communication takes place within the Omlox Core Zone.
  • the Omlox Hub is one level above.
  • An arrival time difference method is preferably implemented in the standard of the fira consortium.
  • a trilateration process is preferably carried out using the Omlox standard.
  • Communication in the standard of the CCC and/or the fira consortium preferably takes place in a frequency band around 8 GHz.
  • Communication in the Omlox standard preferably takes place in a frequency band around 4 GHz.
  • at least 5 UWB anchors are used to carry out an arrival time difference method.
  • At least 4 UWB anchors are preferably used to carry out a trilateration method.
  • the UWB anchors can be synchronized in the first frequency band and/or in the second frequency band.
  • the UWB anchors can be synchronized independently of one another both in the first frequency band and in the second frequency band.
  • Synchronization may be temporarily suspended in the first frequency band or in the second frequency band, with communication with the UWB mobile unit continuing in both frequency bands.
  • the UWB anchors are preferably synchronized continuously in both frequency bands.
  • a synchronization of the anchors is advantageous in order to use efficient algorithms such as the arrival time difference method.
  • Localization algorithms without synchronization are also conceivable.
  • An example of this is localization using multiple two-way ranging.
  • the method can be carried out in an industrial environment and/or in an indoor environment.
  • the method according to the invention is particularly preferably carried out in metal processing, in particular sheet metal processing.
  • the localization according to the invention enables largely autonomous operation in an industrial environment, in particular in accordance with machine directives with high standards.
  • the first position is determined by a first algorithm and the second position is determined by a second algorithm that is separate from the first algorithm. This can further increase the reliability of the determined position of the UWB mobile unit.
  • Reliability is further increased when the first algorithm is run on a first computer and the second algorithm is run on a separate second computer.
  • the two computers can be part of a computing unit that is used to compare the first position with the second position.
  • the UWB anchors may each have a common communication link between the UWB anchors and the controller.
  • the common communication path between the UWB anchors and the control device can be at least partially wired and/or at least partially wireless.
  • the communication path is particularly preferably designed for operation via WIFI and/or 4G or 5G.
  • 4G and 5G are the generations of the mobile communications standard, whereby 4G means the entire LTE (Long Term Evolution) standard, i.e. also 3.9G.
  • the positioning system can have a central software module for setting up and managing the UWB anchor.
  • a system maintenance and a system update can be done from a remote entity, in particular in the form of a cloud, of the positioning system through the central software module. More preferably, the transmission of the data from the UWB anchor for determining the first position takes place separately from the transmission of the data from the UWB anchor for determining the second position.
  • the object according to the invention is also achieved by a device for locating a UWB mobile unit, in particular for carrying out a method described here.
  • the apparatus includes a UWB mobile unit having a first UWB mobile unit antenna and a second UWB mobile unit antenna.
  • the UWB mobile unit antennas are configured to transmit UWB signals in different, first and second, frequency bands.
  • the device also has a plurality of UWB anchors, each with a first UWB anchor antenna and a second UWB anchor antenna, the first UWB anchor antennas being designed to receive UWB signals in the first frequency band and the second UWB anchor antennas being designed to receive UWB -Signals are formed in the second frequency band.
  • the device also has a computing unit connected to the UWB anchors with a first algorithm for determining the first position using the UWB signals of the first frequency band and a second algorithm for determining the second position using the UWB signals of the second frequency band.
  • the computing unit is designed to compare the two positions and, if the deviation falls below a previously defined deviation, to output at least one of the two positions and mark it as safe.
  • the marking as a safe position can be done in advance. For example, it can be determined beforehand that the first position or second position output by the device according to the invention is always regarded as safe.
  • the device in particular the algorithms, can be designed to carry out an arrival time difference method and/or a trilateration method.
  • the computing unit can have a first computer with the first algorithm and a second computer with the second algorithm.
  • the first algorithm and the second algorithm can be performed on a virtual machine (VM) that is built up redundantly in the cluster.
  • VM virtual machine
  • the device can have a central software module for setting up and managing the UWB anchors.
  • the software module can be stored in the processing unit.
  • the software module can be stored in a cloud of the device. System maintenance and system updates can thus be carried out from an instance that is remote from the UWB anchors.
  • the UWB anchor can have parallel data connection paths for transmitting the data from the UWB anchor to determine the first position and for transmitting the data from the UWB anchor to determine the second position between the UWB anchor and the processing unit.
  • the device can have an industrial production.
  • the coverage angles of the first UWB mobile unit antenna and the second mobile unit antenna may be the same.
  • the radiation angles of the first UWB anchor antennas and the second UWB anchor antennas can be the same.
  • the UWB mobile unit may have a common housing for the UWB mobile unit antennas.
  • the UWB mobile unit may have a common circuit board for the UWB mobile unit antennas.
  • the UWB mobile unit may have separate microcontrollers for controlling the UWB mobile unit antennas.
  • the UWB mobile unit may have separate systems on chips (SOCs) for controlling the UWB mobile unit antennas.
  • SOCs systems on chips
  • the UWB anchors may have a common housing for the UWB anchor antennas.
  • the UWB anchors may have a common circuit board for the UWB anchor antennas.
  • the UWB anchors may have separate microcontrollers to control the UWB anchor antennas.
  • the UWB anchors may have separate systems on chips (SOCs) for controlling the UWB anchor antennas.
  • SOCs systems on chips
  • at least one UWB anchor, in particular several UWB anchors, preferably all UWB anchors, is/are integrated in a smoke detector and/or in a light.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a locating system for locating a UWB mobile unit with various UWB anchor antennas.
  • FIG. 2 shows schematically the signals sent with the various UWB armature antennas.
  • FIG. 3 schematically shows standardized frequency ranges for the composition of the signals transmitted in FIG.
  • FIG. 1 shows an interior space, in particular an industrial production facility 10, with a device 12 for locating a UWB mobile unit 14.
  • the UWB mobile unit 14 is arranged on a self-propelled vehicle 16 (AGV) or is embodied on the self-propelled vehicle 16.
  • the self-propelled vehicle 16 is used to transport materials in the interior, in particular industrial production 10.
  • the UWB mobile unit 14 can alternatively be part of an end customer device 18, here in the form of a smartphone. For reasons of clarity, this variant is not detailed in FIG.
  • the device 12 has UWB anchors 20a, 20b, 20c for locating the UWB mobile unit 14.
  • the UWB armatures 20a-c each have a first UWB armature antenna 22a, 22b, 22c and a second UWB armature antenna 24a, 24b, 24c.
  • the first UWB anchor antennas 22a-c are for communication with a first UWB mobile unit antenna 26 (shown with dash-dotted arrows)
  • the second UWB anchor antennas 24a-c are for communication with a second UWB mobile unit antenna 28 (shown with solid arrows).
  • the UWB anchors 20a-c are connected wirelessly or by wire to a computing unit 30 (not shown for reasons of clarity).
  • the computing unit 30 determines a first position of the UWB mobile unit 14 via the first UWB anchor antennas 22a-c and the first UWB mobile unit antenna 26. Furthermore, the computing unit 30 determines a second position of the UWB mobile unit 14 via the second UWB anchor antennas 24a-c and the second UWB mobile unit antenna 28.
  • the first position can be determined with a first algorithm 32, in particular on a first computer 34
  • the second position can be determined using a second algorithm 36, in particular on a second computer 38.
  • the computing unit 30 compares the determined first position with the determined second position. If the first position does not deviate from the second position by more than a predefined tolerance, at least one of the two positions is output.
  • the device 12 according to the invention and the method according to the invention enable the reliable and safe determination of the position of the UWB mobile unit 14.
  • the exact synchronization of the UWB anchors 20a-c can take place both via the first UWB anchor antennas 22a-c and via the second UWB anchor antennas 24a-c.
  • the signal transmission to and from the UWB anchors 20a-c preferably occurs at frequencies around 4 GHz and 8 MHz. More specifically, the first UWB armature antennas 22a-c preferably transmit and receive at frequencies around 8 GHz and the second UWB armature antennas 24a-c at frequencies around 4 GHz.
  • the bandwidths shown in FIG. 2 are purely exemplary. The bandwidths can typically be 500 MHz.
  • 3 shows the preferred frequencies used by the first UWB armature antennas 22a-c and second UWB armature antennas 24a-c. From Fig.
  • the first UWB anchor antennas 22a-c preferably frequency band 9 with the center frequency 7656 MHz is used and for the second UWB anchor antennas 24a-c preferably the frequency bands 1, 2 and 3 with the center frequencies 3432 MHz, 3960 MHz and 4488 MHz are used.
  • the invention relates in summary to a method for locating at least one UWB mobile unit 14. At least both a first position and a second position of the UWB mobile unit 14 are determined. The determination is made using separate frequency bands. The first position is determined via first UWB anchor antennas 22a-c and a first UWB mobile unit antenna 26. FIG. The second position is determined via second UWB armature antennas 24a-c and a second UWB mobile unit antenna 28. FIG. The determination is preferably made using separate algorithms 32, 36, in particular in separate computers 34, 38. If the two positions fall below a predefined deviation, at least one of the two positions is output as a safe position. The invention also relates to a device 12 for carrying out such a method.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Remote Sensing (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

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.

Description

Zuverlässige Ortung einer UWB-Mobileinheit Reliable location of a UWB mobile unit

Hintergrund der Erfindung Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur sicheren und zuver lässigen Lokalisierung einer UWB-Mobileinheit. Background of the Invention The invention relates to a method and apparatus for securely and reliably locating a UWB mobile unit.

Es ist bekannt, UWB-Mobileinheiten mit mehreren UWB-Ankern zu orten bzw. zu lokalisieren. It is known to locate UWB mobile units having multiple UWB anchors.

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. However, the position cannot usually be identified with certainty. Additional security measures are therefore often required during ongoing production operations, or the UWB localization process cannot be used at all for security reasons.

Aufgabe der Erfindung object of the invention

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. It is therefore the object of the invention to provide a method and a device for UWB location of a UWB mobile unit, which can determine the position of the UWB mobile unit significantly more reliably and securely.

Beschreibung der Erfindung Description of the invention

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. This object is achieved according to the invention by a method according to patent claim 1 and a device according to patent claim 11. The dependent claims specify preferred developments.

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. The object according to the invention is thus achieved by a method for locating a UWB mobile unit (“tag” or “tag-device”), the UWB mobile unit having a first UWB mobile unit antenna and a second UWB mobile unit antenna. The localization takes place with several UWB anchors ("beacons"), each of which has a first UWB anchor antenna and a second UWB anchor antenna. frequency band is determined using the first UWB mobile unit antenna and the first UWB armature antennas. A second position of the UWB mobile unit is determined in a different, second frequency band using the second UWB mobile unit antenna and the second UWB anchor antennas. The first position and the second position are then compared. If the deviation of the second position from the first position falls below a previously defined level, at least one of the two positions is output and marked as a safe position.

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. UWB is a radio standard used over short distances and for location in factories (industrial production). Ultra-wideband is particularly robust against interference from other radio sources and multiple reflections, which can occur frequently in factories in the metalworking industry in particular, and ensures precise location of materials, orders and navigation of driverless transport vehicles (AGV) and drones - even with obstacles such as metal reflections.

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. Setup, location, communication and/or data protocols via UWB can take place in particular in accordance with the description of WO 2020/212722 A1, which is included in this application in its entirety by reference. WO 2020/212722 A1 entitled "Ultra-Wideband Location Systems and Methods" was filed on April 19, 2019 and published on October 22, 2020.

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. UWB components are preferably used for the UWB anchor(s) and/or the positioning system, which comply with the IEEE 802.15.4z and/or IEEE802.15.4ab standard.

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. Radio communication between the mobile units and the UWB anchors can be transmitted via existing UWB and/or Bluetooth Low Energy (BLE) and/or ZigBee. ZigBee is a specification for wireless networks with low data volumes and low power consumption, such as home automation, sensor networks and lighting technology. ZigBee is based on the IEEE 802.15.4 standard and expands its functionality in particular with the option of routing and secure key exchange. The position of the UWB mobile unit is thus determined twice in a real-time locating system (RTLS), with UWB signals in two different frequency bands being used for locating. Labeling a position as a safe position enables the localization to be certified.

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. The marking as a safe position can be done in advance. For example, it can be determined beforehand that the first position or second position output with a device for carrying out the method according to the invention is always regarded as safe.

Die UWB-Anker weisen vorzugsweise einen Mindestabstand von 5 m, insbesondere von 10 m, besonders bevorzugt von 20 m, zueinander auf. The UWB anchors are preferably at a minimum distance of 5 m, in particular 10 m, particularly preferably 20 m, from one another.

Das Bestimmen der ersten Position und der zweiten Position erfolgt vorzugsweise gleichzeitig. Hierdurch kann das Verfahren besonders präzise durchgeführt wer den. The first position and the second position are preferably determined simultaneously. As a result, the method can be carried out with particular precision.

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. The first position and the second position can each be determined by an arrival time difference method ("Time Difference of Arrival (TDoA) method"). The UWB anchors, whose location information is known and whose system time is synchronized, compare the arrival times of these UWB signals.The first position and the second position are then calculated from the arrival time difference.

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. Alternatively, the first position and the second position can each be determined by a trilateration method. In a preferred variant of a trilatation method, a first UWB anchor sends UWB signals to the UWB mobile unit. The UWB mobile unit returns UWB signals to this first UWB anchor. The first UWB anchor thus sends UWB signals in a "round trip". The distance between the UWB mobile unit and the first UWB anchor is determined on the basis of the transit time of the "round trip". Furthermore, the UWB mobile unit's UWB signals are received by other UWB anchors (the other UWB anchors "listen". with"). Based on the determined distance of the UWB mobile unit to the first UWB anchor and the arrival time difference of the UWB signals of the UWB mobile unit to the further UWB anchors, the distance of the UWB mobile unit to the further UWB anchors is determined. Finally the position of the UWB mobile unit is determined based on the distances of the UWB mobile unit to the UWB anchors.

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. The first position is preferably determined by an arrival time difference method and the second position by a trilateration method. The position, which is determined by means of a trilateration method, is preferably marked as a safe position when it falls below the predefined deviation.

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. The first position and/or the second position can be in the standard of the Car Connectivity Consortium (CCC) (see https://carconnectivity.org/) and/or the Fine Ranging (fira) Consortium (see https://www. firaconsortium.org/). As an alternative or in addition to this, the first position and/or the second position can be determined in the Omlox standard (see www.omlox.com).

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. Omlox is an open standard for an accurate real-time indoor location system. Omlox defines open interfaces for an interoperable localization system. With Omlox, different tag manufacturers can use the same infrastructure with different applications from different vendors. Because the same infrastructure is used, total cost of ownership is reduced, allowing for easy integration of different applications. A key feature of Omlox is that it enables cyber-physical facilitation, combining the integration of industrial software and hardware solutions into a common ecosystem.

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. With Omlox-based UWB anchors, various types of software such as a Manufacturing Executive System (MES), asset tracking and navigation with anti-collision, as well as hardware such as drones, AGVs and loading vehicles can be integrated into the localization domain. Omlox enables interoperability and flexibility for different trackable providers within one or more tracking zones. Omlox achieves this through two core components: Olox Hub and Olox Core Zone. The Omlox Hub enables interoperability and flexibility within different tracking zones, while the Omlox Core Zone provides interoperability and flexibility within a single tracking zone.

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. The Omlox Hub enables interoperability and flexibility across various complementary zones. In addition to UWB, other tracking technologies such as RFID, 5G, BLE, WIFI and GPS are also used in production, delivery and storage. With Omlox it can be ensured that networks function smoothly and interoperably. This allows companies to easily connect applications such as production control systems, asset tracking and navigation across different site zones.

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. The Omlox hub is compatible with multiple tracking zones. Smart factories working with UWB localization zone, truck bed with GPS positioning and warehouse with WIFI positioning can be efficiently monitored with Om lox Hub. The Omlox Hub enables maps to be transferred, synchronized and aligned from discrete local coordinates (mapping by SLAM and other techniques) to global geographic coordinates of a smart factory, i.e. a production environment in which manufacturing plants and logistics systems are located with little or no human intervention largely self-organize to produce the desired products. SLAM means English: Simultaneous Localization and Mapping; German: Simultaneous positioning and mapping.

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. The Omlox Core Zone includes an open radio interface and guarantees interoperability in the UWB area. Omlox creates an interoperable infrastructure that is plug-and-play. Companies can quickly and easily network all UWB products with the Omlox standard, regardless of the manufacturer. The UWB communication takes place within the Omlox Core Zone. The Omlox Hub is one level above.

Die Eigenschaften der Omlox-Anker sind ausführlicher in der Omlox-Spezifikation beschrieben, die auf https://omlox.com veröffentlicht ist. The properties of the Omlox anchors are described in more detail in the Omlox specification published at https://omlox.com.

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. An arrival time difference method is preferably implemented in the standard of the fira consortium. As an alternative or in addition to this, a trilateration process is preferably carried out using the 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. Communication in the standard of the CCC and/or the fira consortium preferably takes place in a frequency band around 8 GHz. Communication in the Omlox standard preferably takes place in a frequency band around 4 GHz. In a preferred embodiment of the method according to the invention, at least 5 UWB anchors are used to carry out an arrival time difference method. At least 4 UWB anchors are preferably used to carry out a trilateration method. The UWB anchors can be synchronized in the first frequency band and/or in the second frequency band.

Zur Synchronisation der UWB-Anker ist es vorteilhaft, wenn häufig (ca. alle 100ms), Synchronisationsdatenpakete zwischen den UWB-Ankern ausgetauscht werden. To synchronize the UWB anchors, it is advantageous if synchronization data packets are exchanged between the UWB anchors frequently (approx. every 100 ms).

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. To further increase the reliability of the localization, the UWB anchors can be synchronized independently of one another both in the first frequency band and in the second frequency band.

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. Synchronization may be temporarily suspended in the first frequency band or in the second frequency band, with communication with the UWB mobile unit continuing in both frequency bands. To increase the reliability of For localization, however, the UWB anchors are preferably synchronized continuously in both frequency bands.

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. A synchronization of the anchors is advantageous in order to use efficient algorithms such as the arrival time difference method. Localization algorithms without synchronization are also conceivable. An example of this is localization using multiple 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. The method can be carried out in an industrial environment and/or in an indoor environment. The method according to the invention is particularly preferably carried out in metal processing, in particular sheet metal processing. The localization according to the invention enables largely autonomous operation in an industrial environment, in particular in accordance with machine directives with high 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. In a further preferred embodiment of the invention, the first position is determined by a first algorithm and the second position is determined by a second algorithm that is separate from the first algorithm. This can further increase the reliability of the determined position of the UWB mobile unit.

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. Reliability is further increased when the first algorithm is run on a first computer and the second algorithm is run on a separate second computer. The two computers can be part of a computing unit that is used to compare the first position with the second position.

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. The UWB anchors may each have a common communication link between the UWB anchors and the controller. The common communication path between the UWB anchors and the control device can be at least partially wired and/or at least partially wireless. The communication path is particularly preferably designed for operation via WIFI and/or 4G or 5G. With 4G and 5G are the generations of the mobile communications standard, whereby 4G means the entire LTE (Long Term Evolution) standard, i.e. also 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. As an alternative or in addition to this, the positioning system can have a central software module for setting up and managing the UWB anchor. A system maintenance and a system update can be done from a remote entity, in particular in the form of a cloud, of the positioning system through the central software module. More preferably, the transmission of the data from the UWB anchor for determining the first position takes place separately from the transmission of the data from the UWB anchor for determining the second 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. The object according to the invention is also achieved by a device for locating a UWB mobile unit, in particular for carrying out a method described here. The apparatus includes a UWB mobile unit having a first UWB mobile unit antenna and a second UWB mobile unit antenna. The UWB mobile unit antennas are configured to transmit UWB signals in different, first and second, frequency bands. The device also has a plurality of UWB anchors, each with a first UWB anchor antenna and a second UWB anchor antenna, the first UWB anchor antennas being designed to receive UWB signals in the first frequency band and the second UWB anchor antennas being designed to receive UWB -Signals are formed in the second frequency band. The device also has a computing unit connected to the UWB anchors with a first algorithm for determining the first position using the UWB signals of the first frequency band and a second algorithm for determining the second position using the UWB signals of the second frequency band. The computing unit is designed to compare the two positions and, if the deviation falls below a previously defined deviation, to output at least one of the two positions and mark it as safe. The marking as a safe position can be done in advance. For example, it can be determined beforehand that the first position or second position output by the device according to the invention is always regarded as safe.

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. The device, in particular the algorithms, can be designed to carry out an arrival time difference method and/or a trilateration method. The computing unit can have a first computer with the first algorithm and a second computer with the second algorithm. The first algorithm and the second algorithm can be performed on a virtual machine (VM) that is built up redundantly in the cluster. The device can have a central software module for setting up and managing the UWB anchors. The software module can be stored in the processing unit. As an alternative to this, the software module can be stored in a cloud of the device. System maintenance and system updates can thus be carried out from an instance that is remote from the UWB anchors.

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. The UWB anchor can have parallel data connection paths for transmitting the data from the UWB anchor to determine the first position and for transmitting the data from the UWB anchor to determine the second position between the UWB anchor and the processing unit.

Die Vorrichtung kann eine industrielle Fertigung aufweisen. The device can have an industrial production.

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. The coverage angles of the first UWB mobile unit antenna and the second mobile unit antenna may be the same. As an alternative or in addition to this, the radiation angles of the first UWB anchor antennas and the second UWB anchor antennas can be the same. The UWB mobile unit may have a common housing for the UWB mobile unit antennas.

Die UWB-Mobileinheit kann eine gemeinsame Leiterplatte für die UWB-Mobilein- heitantennen aufweisen. The UWB mobile unit may have a common circuit board for the UWB mobile unit antennas.

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. The UWB mobile unit may have separate microcontrollers for controlling the UWB mobile unit antennas. The UWB mobile unit may have separate systems on chips (SOCs) for controlling the UWB mobile unit antennas.

Die UWB-Anker können ein gemeinsames Gehäuse für die UWB-Ankerantennen aufweisen. The UWB anchors may have a common housing for the UWB anchor antennas.

Die UWB-Anker können eine gemeinsame Leiterplatte für die UWB-Ankerantennen aufweisen. The UWB anchors may have a common circuit board for the UWB anchor antennas.

Die UWB-Anker können getrennte Mikrocontroller zur Steuerung der UWB-An- kerantennen aufweisen. The UWB anchors may have separate microcontrollers to control the UWB anchor antennas.

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. The UWB anchors may have separate systems on chips (SOCs) for controlling the UWB anchor antennas. In a further preferred embodiment of the invention, at least one UWB anchor, in particular several UWB anchors, preferably all UWB anchors, is/are integrated in a smoke detector and/or in a light.

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 Further advantages of the invention result from the description and the drawing. Likewise, the features mentioned above and those detailed below can be used individually or collectively according to the invention combinations are used. The embodiments shown and described are not to be understood as an exhaustive list, but rather have an exemplary character for the description of the invention. Detailed description of the invention and drawings

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Ortungssystems zur Ortung einer UWB-Mobileinheit mit verschiedenen UWB-Ankerantennen. 1 shows a schematic view of a locating system for locating a UWB mobile unit with various UWB anchor antennas.

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. 2 shows schematically the signals sent with the various UWB armature antennas. FIG. 3 schematically shows standardized frequency ranges for the composition of the signals transmitted in FIG.

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. 1 shows an interior space, in particular an industrial production facility 10, with a device 12 for locating a UWB mobile unit 14. The UWB mobile unit 14 is arranged on a self-propelled vehicle 16 (AGV) or is embodied on the self-propelled vehicle 16. The self-propelled vehicle 16 is used to transport materials in the interior, in particular industrial production 10. The UWB mobile unit 14 can alternatively be part of an end customer device 18, here in the form of a smartphone. For reasons of clarity, this variant is not detailed in FIG.

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). The device 12 has UWB anchors 20a, 20b, 20c for locating the UWB mobile unit 14. The UWB armatures 20a-c each have a first UWB armature antenna 22a, 22b, 22c and a second UWB armature antenna 24a, 24b, 24c. The first UWB anchor antennas 22a-c are for communication with a first UWB mobile unit antenna 26 (shown with dash-dotted arrows), the second UWB anchor antennas 24a-c are for communication with a second UWB mobile unit antenna 28 (shown with solid arrows). The UWB anchors 20a-c are connected wirelessly or by wire to a computing unit 30 (not shown for reasons of clarity).

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. The computing unit 30 determines a first position of the UWB mobile unit 14 via the first UWB anchor antennas 22a-c and the first UWB mobile unit antenna 26. Furthermore, the computing unit 30 determines a second position of the UWB mobile unit 14 via the second UWB anchor antennas 24a-c and the second UWB mobile unit antenna 28. The first position can be determined with a first algorithm 32, in particular on a first computer 34, and the second position can be determined using a second algorithm 36, in particular on a second computer 38. The computing unit 30 compares the determined first position with the determined second position. If the first position does not deviate from the second position by more than a predefined tolerance, at least one of the two positions is output. The device 12 according to the invention and the method according to the invention enable the reliable and safe determination of the position of the UWB mobile unit 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. The exact synchronization of the UWB anchors 20a-c can take place both via the first UWB anchor antennas 22a-c and via the second UWB anchor antennas 24a-c.

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. 2 shows that the signal transmission to and from the UWB anchors 20a-c preferably occurs at frequencies around 4 GHz and 8 MHz. More specifically, the first UWB armature antennas 22a-c preferably transmit and receive at frequencies around 8 GHz and the second UWB armature antennas 24a-c at frequencies around 4 GHz. The bandwidths shown in FIG. 2 are purely exemplary. The bandwidths can typically be 500 MHz. 3 shows the preferred frequencies used by the first UWB armature antennas 22a-c and second UWB armature antennas 24a-c. From Fig. 3 it can be seen that the first UWB anchor antennas 22a-c preferably frequency band 9 with the center frequency 7656 MHz is used and for the second UWB anchor antennas 24a-c preferably the frequency bands 1, 2 and 3 with the center frequencies 3432 MHz, 3960 MHz and 4488 MHz are used.

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. Taking all the figures of the drawing together, the invention relates in summary to a method for locating at least one UWB mobile unit 14. At least both a first position and a second position of the UWB mobile unit 14 are determined. The determination is made using separate frequency bands. The first position is determined via first UWB anchor antennas 22a-c and a first UWB mobile unit antenna 26. FIG. The second position is determined via second UWB armature antennas 24a-c and a second UWB mobile unit antenna 28. FIG. The determination is preferably made using separate algorithms 32, 36, in particular in separate computers 34, 38. If the two positions fall below a predefined deviation, at least one of the two positions is output as a safe position. The invention also relates to a device 12 for carrying out such a method.

Bezuqszeichenliste Reference character list

10 industrielle Fertigung 10 industrial manufacturing

12 Vorrichtung 12 device

14 UWB-Mobileinheit 14 UWB mobile unit

16 selbstfahrendes Fahrzeug 16 self-driving vehicle

18 Endkundengerät 18 end customer device

20a-c UWB-Anker 20a-c UWB anchors

22a-c erste UWB-Ankerantenne 22a-c first UWB armature antenna

24a-c zweite UWB-Ankerantenne 24a-c second UWB armature antenna

26 erste UWB-Mobileinheitantenne26 first UWB mobile unit antenna

28 zweite UWB-Mobileinheitantenne28 second UWB mobile unit antenna

30 Recheneinheit 30 unit of account

32 erster Algorithmus 32 first algorithm

34 erster Rechner 34 first calculator

36 zweiter Algorithmus 36 second algorithm

38 zweiter Rechner 38 second calculator

Claims

Patentansprüche patent claims 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. 1 method for locating a UWB mobile unit (14); the UWB mobile unit (14) having a first UWB mobile unit antenna (26) and a second UWB mobile unit antenna (28); the location being performed with a plurality of UWB anchors (20a-c) each having a first UWB anchor antenna (22a-c) and a second UWB anchor antenna (24a-c); wherein a first position of the UWB mobile unit (14) in a first frequency band is determined via the first UWB mobile unit antenna (26) and the first UWB anchor antennas (22a-c); wherein a second position of the UWB mobile unit (14) in a second frequency band is determined via the second UWB mobile unit antenna (28) and the second UWB anchor antennas (24a-c); wherein the first position is compared to the second position; the first position or the second position being identified as a safe position when the second position falls below a predefined deviation from the first position. 2 Method according to claim 1, in which the determination of the first position takes place simultaneously with the determination of the second position. 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. 3 Method according to claim 1 or 2, in which the first position and the second position are each a) determined by an arrival time difference method; or b) determined by a trilateration method. A method according to claim 1 or 2, wherein a) the first position is determined by a time difference method of arrival and the second position is determined by a trilateration method; or b) the first position is determined by a trilateration method and the second position is determined by a time-of-arrival method. 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. Method according to one of the preceding claims, in which a) the determination of the first position and/or the determination of the second position takes place in the standard of the Car Connectivity Consortium (CCC) and/or the Fine Ranging (fira) consortium; and/or b) the determination of the first position and/or the determination of the second position takes place in the Omlox standard. 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. Method according to one of the preceding claims, in which the synchronization of the UWB anchors (20a-c) takes place a) in the first frequency band and/or b) takes place in the second frequency band. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Ver fahren in einem industriellen Umfeld und/oder in einem Innenraum durch geführt wird. Method according to one of the preceding claims, in which the method is carried out in an industrial environment and/or in an indoor environment. 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. A method according to any one of the preceding claims, wherein the first position is determined by a first algorithm (32) and the second position is determined by a second algorithm (36) executed separately from the first algorithm (32). 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. 9. The method as claimed in claim 8, in which the first algorithm (32) is executed on a first computer (34) and the second algorithm (36) is executed on a second computer (38) separate from the first computer (34). 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. 10. The method as claimed in one of the preceding claims, in which the transmission of the data from the UWB anchors (20a-c) for determining the first position and for determining the second position takes place on separate transmission paths. 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: 11. Device (12) for locating a UWB mobile unit (14), in particular for carrying out a method according to any one of claims 1 to 10, wherein the device (12) has the following: 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; A) A UWB mobile unit (14), the UWB mobile unit (14) having a first UWB mobile unit antenna (26) and a second UWB mobile unit antenna (28), the first UWB mobile unit antenna (26) for transmitting of UWB signals in a first frequency band and the second UWB mobile unit antenna (28) is configured to transmit UWB signals in a second frequency band; 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; B) a plurality of UWB anchors (20a-c), each UWB anchor (20a-c) each having a first UWB anchor antenna (22a-c) and a second UWB anchor antenna (24a-c), the first UWB anchor antennas (22a-c) are designed to receive UWB signals in the first frequency band and the second UWB anchor antennas (24a-c) are designed to receive UWB signals in the second frequency band; 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. C) a computing unit (30) connected wirelessly and/or by wire to the UWB anchors (20a-c) and having a first algorithm (32) for determining a first position of the UWB mobile unit (14) based on the communication via the first frequency band UWB signals and with a second algorithm (36) for determining a second position of the UWB mobile unit (14) based on the second frequency band communicated UWB signals, wherein the computing unit (30) is designed to compare the first position and the second position and falls below a predefined deviation of the second position from the first position, the first position or the second position as safe to mark position. 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. The apparatus of claim 11, wherein a) the coverage angles of the first UWB mobile unit antenna (26) and the second mobile unit antenna (28) are the same; and/or b) the radiation angles of the first UWB anchor antennas (22a-c) and the second UWB anchor antennas (24a-c) are the same. 13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, bei der die UWB-Mobileinheit (14)13. The device according to claim 11 or 12, wherein the UWB mobile unit (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). Comprising: a) a common housing for the first UWB mobile unit antenna (26) and the second UWB mobile unit antenna (28); b) a common circuit board connected to both the first UWB mobile unit antenna (26) and the second UWB mobile unit antenna (28); c) a first microcontroller for controlling the first UWB mobile unit antenna (26) and a second microcontroller for controlling the second UWB mobile unit antenna (28); and/or d) a first System on Chip (SOC) for controlling the first UWB mobile unit antenna (26) and a second SOC for controlling the second UWB mobile unit antenna (28). 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei der die UWB-Anker14. Device according to one of claims 11 to 13, wherein the UWB anchor (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). (20a-c) each comprising: a) a common housing for the first UWB armature antenna (22a-c) and the second UWB armature antenna (24a-c); b) a common circuit board connected to both the first UWB armature antenna (22a-c) and the second UWB armature antenna (24a-c); c) a first microcontroller for controlling the first UWB anchor antenna (22a-c) and a second microcontroller for controlling the second UWB anchor antenna (24a-c); and/or d) a first system on chip (SOC) for controlling the first UWB armature antenna (22a-c) and a second SOC for controlling the second UWB armature antenna (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. 15. Device according to one of claims 11 to 14, in which at least one UWB anchor (20a-c) is integrated in a smoke detector and/or in a lighting system of the device (12).
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