EP1102084A2

Method to determine the orientation of the azimuth direction of a navigation apparatus

Abstract

The method involves a transmitter station (S) transmitting an omnidirectional beam used by the receiving navigation device (E) to determine the angle between the main direction and the direction to the transmitting station and a directional beam to another in the azimuthal plane containing a function giving the start of its instantaneous circulation position in a fixed geographical direction. An angle is derived and summed with the first angle. The method involves a transmitter station (S) transmitting an omnidirectional beam used by the receiving navigation device (E) to determine the angle between the main direction and the direction to the transmitting station. The same station transmits a directional beam to another in the azimuthal plane containing a function giving the start of its instantaneous circulation position in a fixed geographical direction. This function is evaluated to derive the angle from the fixed geographical direction to the line between the navigation device and the transmitter station. The sum of the angles is summed to obtain the angle between the main direction and the fixed geographical direction. Independent claims are also included for the following: an application of the method to a journey planning system.

EP1102084A2, drawing sheet 1
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19 claims: 19 independent, 0 dependent

  1. 1
    Method for determining the orientation of a defined azimuthal main direction of a navigation device located in a closed or open space, which receives radiation in the space emitted by electromagnetic waves or ultrasound waves and evaluates them in this regard, characterized, that on the one hand an omnidirectional radiation is emitted by a transmitting station, which is used by a direction finder of the receiving navigation device (E) to determine the angle δ between the main direction (H) and the direction (R) to the transmitting station, that the A directed radiation is emitted all around the same transmitter station in the azimuth plane, which contains the start of a function indicating its current orbital angle position in a defined geographical direction and is used in the receiving navigation device by evaluating this function to determine the angle α at which the distance between the location of the receiving navigation device and the transmitting station is relative to the fixed geographical direction, and that by combining the two angles δ and α using the mathematical relationshipγ = α + δ - 180 ° it is determined at what angle γ the defined main direction of the receiving navigation device is relative to the defined geographical direction. Verfahren zur Bestimmung der Orientierung einer definierten azimutalen Hauptrichtung einer sich in einem geschlossenen oder offenen Raum befindenden Navigationseinrichtung, die in den Raum ausgestrahlte Strahlung elektromagnetischer Wellen oder Ultraschallwellen empfängt und diesbezüglich auswertet, dadurch gekennzeichnet, daß von einer Sendestation (S) zum einen eine omnidirektionale Strahlung ausgestrahlt wird, die von einer Peileinrichtung der empfangenden Navigationseinrichtung (E) zur Bestimmung des Winkels δ zwischen der Hauptrichtung (H) und der Richtung (R) zur Sendestation genutzt wird, daß von der gleichen Sendestation zum anderen in der Azimutebene umlaufend eine gerichtete Strahlung ausgestrahlt wird, die in einer festgelegten geographischen Himmelsrichtung den Beginn einer ihre momentane Umlaufwinkelposition angebenden Funktion enthält und in der empfangenden Navigationseinrichtung durch Auswertung dieser Funktion zur Bestimmung desjenigen Winkels α genutzt wird, unter welchem sich die Strecke zwischen dem Ort der empfangenden Navigationseinrichtung und der Sendestation in bezug auf die festgelegte geographische Himmelsrichtung befindet, und daß durch Kombination der beiden Winkel δ und α mit Hilfe des mathematischen Zusammenhangsγ = α + δ - 180° ermittelt wird, in welchem Winkel γ die definierte Hauptrichtung der empfangenden Navigationseinrichtung zur festgelegten geographischen Himmelsrichtung steht.
  2. 2
    Method according to claim 1, characterized, that the omnidirectional radiation emitted by the transmitting station (S) is imprinted with data signals which are used for determining the position in the receiving navigation device (E). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der omnidirektional von der Sendestation (S) ausgestrahlten Strahlung Datensignale aufgeprägt sind, welche zur Positionsermittlung in der empfangenden Navigationseinrichtung (E) verwendet werden.
  3. 3
    Method according to claim 1 or 2, characterized, that the electromagnetic waves are high frequency radio waves. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetischen Wellen hochfrequente Funkwellen sind.
  4. 4
    Method according to claim 3, characterized, that the high-frequency electromagnetic waves are in the frequency range of the centimeter waves. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die hochfrequenten elektromagnetischen Wellen im Frequenzbereich der Zentimeterwellen liegen.
  5. 5
    Method according to claim 1 or 2, characterized, that the electromagnetic waves are in the infrared range. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetischen Wellen im Infrarot-Bereich liegen.
  6. 6
    Method according to one of the preceding claims, characterized, that the transmitting station (S) periodically emits a CDMA (Code Division Multiple Access;code division multiplex) code word through the omnidirectional radiation. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von der Sendestation (S) durch die omnidirektionale Strahlung periodisch ein CDMA(Code Division Multiple Access;Codemultiplex)-Codewort ausgestrahlt wird.
  7. 7
    Method according to claim 6, characterized, that the CDMA code word is also additionally imprinted with data which serve in particular to determine the position in the receiving navigation device (E) (beacon function). Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem CDMA-Codewort zusätzlich auch noch Daten aufgeprägt sind, die insbesondere der Positionsermittlung in der empfangenden Navigationseinrichtung (E) dienen (Beacon-Funktion).
  8. 8
    Method according to claim 6 or 7, characterized, that a second CDMA code word is emitted simultaneously by the directional radiation, the beginning of the two CDMA code words always being time-synchronous, and that the directional radiation is carried out in such a way that the beam always points at the beginning of the code word in the direction of the defined geographic direction and rotates 360 degrees until the next code word starts, whereby the function for determining the angle a which specifies the current rotational angular position is formed. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch die gerichtete Strahlung gleichzeitig ein zweites CDMA-Codewort abgestrahlt wird, wobei der Beginn der beiden CDMA-Codewörter immer zeitsynchron liegt, und daß die gerichtete Abstrahlung so vorgenommen wird, daß der Strahl stets zum Codewortanfang in Richtung der festgelegten geographischen Himmelsrichtung zeigt und sich bis zum nächsten Codewortanfang einmal um 360 Grad dreht, wodurch die die momentane Umlaufwinkelposition angebende Funktion zur Bestimmung des Winkels a gebildet wird.
  9. 9
    A method according to claim 8, characterized, that the second CDMA code word emitted by the directional radiation is orthogonal to the CDMA code word emitted periodically by the omnidirectional radiation. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die gerichtete Strahlung abgestrahlte zweite CDMA-Codewort orthogonal zu dem durch die omnidirektionale Strahlung periodisch ausgestrahlten CDMA-Codewort ist.
  10. 10
    A method according to claim 8, characterized, that the receiving navigation device (E), which has already synchronized the carrier of the omnidirectional radiation, despreads the CDMA signal contained in the directional radiation by correlation and thus determines the angle α at which the distance between the location of the receiving navigation device ( E) and the transmitting station (S) is located in relation to the defined geographical direction. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die empfangende Navigationseinrichtung (E), die vorher bereits den Träger der omnidirektionalen Strahlung synchronisiert hat, das in der gerichteten Strahlung enthaltene CDMA-Signal durch Korrelation entspreizt und somit den Winkel α bestimmt, unter welchem sich die Strecke zwischen dem Ort der empfangenden Navigationseinrichtung (E) und der Sendestation (S) in bezug auf die festgelegte geographische Himmelsrichtung befindet.
  11. 11
    Method according to claims 6 to 10, characterized, that instead of the transmission with CDMA code words, a transmission with FDMA (Frequency Division Multiple Access;Frequency Division Multiple Access), TDMA (Time Division Multiple Access;Time Division Multiple Access), SDMA (Space Division Multiple Access;space division multiplex) or combinations thereof is carried out. Verfahren nach den Ansprüchen 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Übertragung mit CDMA-Codewörtern eine Übertragung mit FDMA (Frequency Division Multiple Access;Frequenzmultiplex), TDMA (Time Division Multiple Access;Zeitmultiplex), SDMA (Space Division Multiple Access;Raummultiplex) oder Kombinationen davon vorgenommen wird.
  12. 12
    Method according to one of the preceding claims, characterized, that in order to determine the position of the receiving navigation device (E), a cross bearing is carried out with two transmitting stations (S). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Positionsbestimmung der empfangenden Navigationseinrichtung (E) eine Kreuzpeilung mit zwei Sendestationen (S) vorgenommen wird.
  13. 13
    Method according to one of the preceding claims, characterized, that the specified geographical direction in which the function of the circulating directed radiation of the transmitting station begins is the north direction (N). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die festgelegte geographische Himmelsrichtung, in welcher die Funktion der umlaufenden gerichteten Strahlung der Sendestation ihren Beginn hat, die Nordrichtung (N) ist.
  14. 14
    Method according to one of the preceding claims, with the exception of claim 5, characterized, that when radio waves are used the angle δ between the main direction (H) of the receiving navigation device (E) and the direction (R) to the transmitting station (S) is determined by means of a cross antenna or an intelligent antenna in the navigation device. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit Ausnahme des Anspruchs 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Funkwellen der Winkel δ zwischen der Hauptrichtung (H) der empfangenden Navigationseinrichtung (E) und der Richtung (R) zur Sendestation (S) mittels einer Kreuzantenne oder einer intelligenten Antenne in der Navigationseinrichtung bestimmt wird.
  15. 15
    Method according to one of claims 1 to 13 with the exception of claim 5, characterized, that when using radio waves, the directional radiation is formed in the transmitting station (S) by means of a rotatable directional antenna or a so-called smart antenna. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 mit Ausnahme des Anspruchs 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Funkwellen die gerichtete Strahlung in der Sendestation (S) mittels einer drehbaren Richtantenne oder einer sogenannten smarten Antenne gebildet wird.
  16. 16
    Method according to claim 5, characterized, that the infrared radiation from the transmitting station (S) is emitted by means of luminescent diodes (L), ie so-called LEDs, which emit in different spatial directions. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarot-Strahlung der Sendestation (S) mittels im Infrarot-Bereich wirksamen Lumineszenzdioden (L), d.h. sogenannten LEDs, ausgestrahlt wird, die in verschiedene Raumrichtungen ausstrahlen.
  17. 17
    A method according to claim 16, characterized, that the luminescent diodes (L) effective in the infrared range send different CDMA code words in the individual spatial directions. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die im Infrarot-Bereich wirksamen Lumineszenzdioden (L) in die einzelnen Raumrichtungen unterschiedliche CDMA-Codewörter versenden.
  18. 18
    Method according to claim 16 or 17, characterized, that the infrared radiation coming from the transmitting station (S) is received via a dome (K) which is mounted on the receiving navigation device (E) and is transparent to infrared radiation and which images the upper hemisphere in one plane, and that the direction of incidence is that of the transmitting station (S) infrared radiation is determined by means of a segmented sensitive semiconductor field, which is located under the transparent dome. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Sendestation (S) kommende Infrarot-Strahlung über eine auf der empfangenden Navigationseinrichtung (E) angebrachte und für Infrarot-Strahlung durchlässige Kuppel (K) empfangen wird, welche die obere Hemisphäre in eine Ebene abbildet, und daß die Einfallsrichtung der von der Sendestation (S) kommenden Infrarot-Strahlung mittels eines segmentierten sensitiven Halbleiterfeldes bestimmt wird, das sich unter der durchlässigen Kuppel befindet.
  19. 19
    Use of the method according to one of claims 1 to 18 for determining the orientation of a navigation device (E) which is designed as a mobile wireless information device used in the context of a travel planning system, which is carried by a person, is used for planning and carrying out a trip, and To do this, records and processes position data that are not only those in the room the bearing stations used for bearing may also come from other position determining devices which provide a navigation service. Verwenden des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 18 zur Bestimmung der Orientierung einer Navigationseinrichtung (E), die als ein im Rahmen eines Reiseplanungssystems verwendetes mobiles drahtloses Informationsgerät ausgebildet ist, das von einer Person mitgeführt wird, der Planung und dem Ablauf einer Reise dient und dazu Positionsdaten aufnimmt und verarbeitet, die außer von den im Raum befindlichen, der Peilung dienenden Sendestationen auch von weiteren Positionsermittlungseinrichtungen stammen können, die einen Navigationsservice zur Verfügung stellen.
Independent claims19