Sistema y procedimiento para la determinación de la posición de un objeto móvil por medio de campos magnéticos.

Dispositivo (100) para controlar al menos dos bobinas (200a, b),

que están dispuestas en posiciones diferentes con respecto a un área de determinación de ubicación, para una indicación de posición de un objeto (320), que se encuentra dentro del alcance de campos magnéticos generados por las bobinas (200a, b), con las siguientes características:

un medio (110) para generar señales de activación de bobina para las al menos dos bobinas (200a, b) con un procedimiento de multiplexación, estando configurado el medio (110) para generar señales de activación de bobina para generar las señales de activación de bobina para las al menos dos bobinas (200a, b) con polaridad diferente.

Sistema y procedimiento para la determinación de la posición de un objeto móvil por medio de campos magnéticos La presente invención se refiere a un concepto para la determinación de la posición de un objeto móvil por medio de campos magnéticos, tal como puede usarse, por ejemplo, en el fútbol para la determinación de gol mediante localización del balón.

Multitud de tareas, tal como, por ejemplo, una localización del balón en un partido de fútbol, requieren conocer la posición y/u orientación de los objetos. En un partido de fútbol uno de los asuntos más controvertidos es, si en situaciones críticas el balón ha traspasado o no la línea de gol. Para ello es necesario poder medir la posición del balón en la línea de gol con una exactitud de aproximadamente +/-1, 5 cm. Además la influencia de personas, que se mueven cerca del balón o lo tapan, no debe desempeñar ningún papel.

Existen numerosos procedimientos de localización, que se basan, por ejemplo, en sensores ópticos 2D o 3D con un sistema de evaluación, una utilización del conocido principio de radar o del principio de localización por radio.

Un principio de la localización por radio es la localización de objetos por propagación de onda electromagnética. En este caso un receptor se integra en un objeto a localizar o se coloca en un objeto a localizar, que por petición envía datos a un dispositivo central de envío/recepción. La posición del objeto puede calcularse después a partir de los tiempos de propagación de señal o a partir de las diferencias entre al menos dos señales recibidas en antenas distintas.

La localización por radio de objetos puede llevarse a cabo, por ejemplo, por medio de la denominada tecnología RFID (RFID = Radio Frequency Identification, identificación por frecuencia de radio) . Para procedimientos de resolución de ubicación, en los que debe determinarse una posición relativamente exacta de un transpondedor RFID en el espacio, la mayoría de las veces se emplean transpondedores RFID que funcionan con batería, es decir, activos. Una desventaja de la localización por radio consiste, por ejemplo, en una degradación y/o en una reflexión de las ondas electromagnéticas mediante obstáculos determinados. De este modo los sistemas que se basan en una localización por radio, por ejemplo, no consiguen la exactitud necesaria para la determinación de gol en el fútbol.

Como ya se describió, los procedimientos de localización actuales se basan, por ejemplo, en sensores ópticos 2D o 3D con un sistema de evaluación, o se basan en el uso de transpondedores RFID que funcionan con batería, es decir, activos. Tales procedimientos de localización conllevan altos costes de inversión y mantenimiento, sensibilidad frente a las condiciones medioambientales y un gran esfuerzo para adaptar los algoritmos de evaluación. Para una localización de área cercana, es decir, de una determinación de posición de objetos dentro de un área pequeña, los sistemas, que usan una localización por radio, no son adecuados, ya que para una dimensión geométrica pequeña las diferencias de tiempos de propagación de señal distintos apenas pueden medirse. Estos procedimientos por tanto, no cumplen los requisitos, o sólo de modo insuficiente, con respecto a sistemas para la localización de objetos en relación a la eficiencia económica, robustez, duración de ciclo e independencia del objeto para una exacta determinación de posición, por ejemplo, en un área de pocos centímetros.

El documento US-B1-6 686 881, del 3 de febrero de 2004 se refiere a un sistema y procedimiento para la identificación y seguimiento inalámbrico de un objeto por medio de campos magnéticos. En éste una o varias estaciones base detectan el campo magnético enviado y lo transmiten en forma de valores de medición de campo magnético a las estaciones base, mediante lo que puede determinarse la distancia entre el objeto y la/s estación/estaciones base.

El documento US2003/163037 A1 del 28 de agosto de 2001 se refiere a un procedimiento y un dispositivo para la determinación de la posición de un sensor por medio de campos magnéticos, que se miden con el sensor.

El documento DE 27 32 543 A1 del 1 de febrero de 1979 se refiere a un dispositivo y un procedimiento para la supervisión de una línea límite. En este caso, a lo largo de una línea límite se prevén al menos dos medios de emisores que irradian ondas electromagnéticas, y que crean un campo magnético, que puede recibirse mediante un medio receptor previsto a lo largo de la línea límite. Puesto que la polaridad de las ondas electromagnéticas en relación con el medio receptor es en sentido contrario, el medio receptor sólo detecta un campo magnético, cuando un objeto con un medio para influir en los campos electromagnéticos perturba los campos magnéticos generados.

El objetivo de la presente invención consiste por tanto en prever un dispositivo, un sistema y un procedimiento para la localización mejorada de objetos móviles.

Este objetivo se resuelve mediante los objetos de las reivindicaciones independientes.

Se definen formas de realización preferidas de la invención mediante las reivindicaciones dependientes.

El conocimiento de la presente invención consiste en poder determinar una posición, dirección y/o movimiento de un objeto móvil, midiendo una intensidad y/u orientación de un campo magnético estático en la ubicación del objeto. Un sistema para la determinación de la posición de un objeto móvil según un ejemplo de realización de la presente invención comprende esencialmente generadores de campo magnético colocados de forma estacionaria y un sensor de campo magnético con libertad de movimiento. Un generador de campo magnético genera un campo magnético estático o alterno. Su intensidad y dirección son características para un punto espacial. Este campo se mide con el sensor de campo magnético y la medición puede interpretarse como situación y orientación del sensor respecto de la posición del generador de campo magnético. Además las señales del sensor de campo magnético se transfieren a un ordenador, que por ejemplo, por medio de una calibración conocida las identifica con el punto espacial. Por tanto, a través de la intensidad y la dirección medidas del campo magnético del generador de campo magnético puede medirse indirectamente la posición relativa del sensor de campo magnético, es decir, del objeto móvil. El generador de campo magnético está configurado de tal manera que puede medirse un campo también a una gran distancia relativa.

Además en primer lugar según un ejemplo de realización de la presente invención en una primera etapa en la ubicación del objeto móvil se miden intensidad y dirección del campo magnético terrestre en relación al objeto móvil por medio de un sensor de campo magnético tridimensional. A continuación se genera en una segunda etapa por medio de una primera bobina un campo magnético estático. Según la invención ahora en la ubicación del objeto móvil se mide intensidad y dirección de la combinación del campo magnético estático generado por la primera bobina con el campo magnético terrestre. La medición se lleva a cabo en este caso en un periodo de tiempo, en el que el campo magnético generado por la primera bobina es constante o estático. Ahora, en una tercera etapa, por ejemplo, se invierte la polaridad de la corriente en la primera bobina y posteriormente se mide de nuevo la combinación del campo magnético estático generado por la primera bobina con el campo magnético terrestre en la ubicación del objeto. Una combinación de las mediciones de las etapas segunda y tercera permite calcular un efecto del campo magnético terrestre y por tanto determinar una intensidad y dirección del campo magnético generado por la primera bobina. Esta intensidad y dirección es característica para un punto espacial dentro del alcance del campo magnético generado por la primera bobina, es decir, en un área de determinación de ubicación. A los valores de medición pueden asociarse por tanto posición y orientación del objeto móvil con respecto a la posición de las bobinas.

Las mediciones descritas anteriormente pueden llevarse a cabo ahora según la invención para al menos dos bobinas, que están dispuestas en posiciones diferentes respecto del área de determinación de ubicación, para poder determinar una posición del objeto móvil, que se encuentra dentro del alcance de los campos magnéticos estáticos generados por las bobinas, después de haber transmitido los datos de medición desde... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo (100) para controlar al menos dos bobinas (200a, b) , que están dispuestas en posiciones diferentes con respecto a un área de determinación de ubicación, para una indicación de posición de un objeto (320) , que se encuentra dentro del alcance de campos magnéticos generados por las bobinas (200a, b) , con las siguientes características:

un medio (110) para generar señales de activación de bobina para las al menos dos bobinas (200a, b) con un procedimiento de multiplexación, estando configurado el medio (110) para generar señales de activación de bobina para generar las señales de activación de bobina para las al menos dos bobinas (200a, b) con polaridad diferente.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que el medio (110) para generar señales de activación de bobina está configurado para generar secuencialmente, con un procedimiento de multiplexación en el tiempo, señales de activación de bobina para las al menos dos bobinas (200a, b) , de modo que en un primer periodo de tiempo sólo está activada una de las al menos dos bobinas (200a, b) y en un segundo periodo de tiempo sólo está activada la otra de las al menos dos bobinas (200a, b) .

3. Dispositivo según la reivindicación 2, en el que el medio (110) para generar señales de activación de bobina está configurado para generar las señales de activación de bobina por separado en el tiempo de modo que un campo magnético generado por una bobina (200) controlada es constante al menos durante un periodo de tiempo predeterminado.

4. Dispositivo según la reivindicación 3, en el que el medio (110) para generar señales de activación de bobina está configurado para generar las señales de activación de bobina por separado en el tiempo de modo que un campo magnético generado por una bobina (200) controlada es constante al menos durante el periodo de tiempo T ; 10 microsegundos.

5. Dispositivo según la reivindicación 2, presentando el dispositivo además la siguiente característica:

un medio para transmitir informaciones sobre qué bobina de las al menos dos bobinas (200a, b) se controla precisamente por el medio (110) para generar señales de activación de bobina.

6. Dispositivo según la reivindicación 2, presentando el dispositivo además la siguiente característica:

un medio para transmitir una información sobre un inicio de la generación secuencial de las señales de activación de bobina.

7. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que el medio (110) para generar señales de activación de bobina está configurado para generar, con un procedimiento de multiplexación en frecuencia, campos alternos magnéticos con las al menos dos bobinas (200a, b) , de modo que un campo alterno magnético de una de las al menos dos bobinas (200a, b) presenta una frecuencia distinta a la de un campo alterno magnético de la otra de las al menos dos bobinas (200a, b) .

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el medio (110) para generar señales de activación de bobina está configurado para generar las señales de activación de bobina para las al menos dos bobinas (200a, b) con intensidades diferentes.

9. Dispositivo según la reivindicación 1, presentando el dispositivo además la siguiente característica:

un medio para generar una señal de activación permanente para una bobina adicional a las al menos dos bobinas (200a, b) .

10. Objeto móvil (320) para una localización en un área de determinación de ubicación, en la que están dispuestas al menos dos bobinas (200a, b) en posiciones diferentes con respecto al área de determinación de ubicación y se controlan según una secuencia de control mediante señales de activación de bobina generadas con un procedimiento de multiplexación para las al menos dos bobinas (200 a, b) con diferente polaridad, presentando el objeto móvil las siguientes características:

un sensor de campo magnético (800) para detectar un campo magnético, en el que se encuentra el objeto móvil (320) ;

un transmisor (820) para enviar al menos un valor de medición; y un control (810) para controlar el sensor de campo magnético (800) o el transmisor (820) , de modo que según la secuencia de control pueden enviarse valores de medición de campo magnético.

11. Objeto móvil según la reivindicación 10, en el que el sensor de campo magnético (800) es un sensor de

campo magnético tridimensional.

12. Objeto móvil según la reivindicación 10, en el que el transmisor (820) para enviar al menos un valor de medición presenta un radiotransmisor.

13. Objeto móvil según la reivindicación 10, en el que el objeto móvil (320) presenta un medio de suministro de energía, para suministrar energía al objeto móvil (320) .

14. Objeto móvil según la reivindicación 10, en el que el control (810) está configurado para controlar a intervalos de tiempo predeterminados el sensor de campo magnético (800) y/o el transmisor (820) .

15. Objeto móvil según la reivindicación 10, que presenta la siguiente característica adicional:

un receptor para recibir una señal de activación para el objeto móvil (320) ;

un procesador para activar el control (810) para controlar el sensor de campo magnético (800) o el transmisor (820) basándose en la señal de activación.

16. Dispositivo según la reivindicación 1, con un medio (900) para determinar informaciones sobre una posición de un objeto (320) con un receptor (910) para recibir una secuencia de valores de medición del objeto móvil (320) , pudiendo asociarse los valores de medición de la secuencia de valores de medición a una bobina de las al menos dos bobinas (200a, b) ; y

un medio de evaluación (920) para evaluar la secuencia de valores de medición y el uso de informaciones sobre las bobinas (200a, b) de las que proceden los valores de medición individuales, para obtener la información sobre la posición del objeto móvil (320) .

17. Dispositivo según la reivindicación 16, en el que el receptor (910) es un radiorreceptor.

18. Dispositivo según la reivindicación 16, en el que el medio de evaluación (920) está configurado para obtener la información sobre la posición del objeto móvil (320) mediante la resolución de un sistema de ecuaciones, en el que se utiliza la secuencia de valores de medición con respecto a los campos magnéticos de las bobinas (200a, b) individuales.

19. Dispositivo según la reivindicación 16, en el que el medio de evaluación (920) está configurado para obtener la información sobre la posición del objeto móvil (320) comparando los valores de medición de la secuencia de valores de medición con valores predeterminados que corresponden a posiciones del objeto móvil (320) en el área de determinación de ubicación.

20. Dispositivo según la reivindicación 16, en el que el medio de evaluación (920) está configurado para aumentar una precisión de la información sobre la posición del objeto móvil (320) , combinando valores de medición de intensidad de campo del campo magnético con correspondientes valores de medición de dirección de campo.

21. Dispositivo según la reivindicación 16, en el que el medio de evaluación (920) está configurado para determinar una velocidad de rotación del objeto móvil (320) mediante la evaluación de valores de medición secuenciales del campo magnético terrestre.

22. Dispositivo según la reivindicación 16 o 21, en el que el medio de evaluación (920) está configurado para corregir la información sobre la posición del objeto móvil (320) basándose en informaciones previas sobre posiciones previas del objeto móvil (320) y la velocidad de rotación.

23. Dispositivo según la reivindicación 16, en el que el dispositivo (900) presenta además las siguientes características:

un transmisor para enviar una señal de activación para un objeto móvil (320) .

24. Dispositivo según la reivindicación 16, en el que medio de evaluación (920) para evaluar la secuencia de valores de medición está configurado para filtrar la secuencia de valores de medición de tal manera que una secuencia filtrada presenta valores de medición de campos magnéticos de sólo una de las al menos dos bobinas (200a, b) .

25. Portería con dos postes laterales (300a, b) y un larguero (300c) , con las siguientes características:

una primera bobina (200a) y una segunda bobina (200b) , estando colocadas las bobinas en cada caso en uno distinto de los dos postes (300a, b) o el larguero (300c) y estando controladas por el dispositivo según la reivindicación 1.

26. Portería según la reivindicación 25, presentando la portería (300) una red, que cuelga de al menos dos

elementos de suspensión de red (300d, e) y estando colocada una primera bobina (200a) en un primer poste lateral (300a) , una segunda bobina (200b) en un segundo poste lateral (300b) , una tercera bobina (200c) en el larguero (300c) , una cuarta bobina (200d) en un primer elemento de suspensión de red (300d) y una quinta bobina (200e) en un segundo elemento de suspensión de red (300e) .

27. Portería con dos postes laterales (300a, b) y un larguero (300c) , con las siguientes características:

una primera bobina (200a) , estando arrollada la primera bobina (200a) alrededor de un área delimitada por los postes laterales (300a, b) y el larguero (300c) , presentando la portería (300) además dos postes de suspensión de red y un larguero de suspensión de red y estando arrollada una segunda bobina (200b) alrededor de un área delimitada por los postes de suspensión de red y el larguero de suspensión de red, controlándose además las dos bobinas por el dispositivo según la reivindicación 1.

28. Procedimiento de determinación de la posición con las siguientes etapas:

controlar al menos dos bobinas (200a, b) , que están dispuestas en posiciones diferentes con respecto a un área de determinación de ubicación, para una indicación de posición de un objeto (320) que se encuentra dentro del alcance de campos magnéticos generados por las bobinas (200a, b) mediante la generación de señales de activación de bobina para las al menos dos bobinas (200a, b) con un procedimiento de multiplexación, generándose las señales de activación de bobina para las al menos dos bobinas con polaridad diferente;

detectar un campo magnético a través de un objeto móvil (320) , en el que se encuentra el objeto móvil (320) ;

enviar al menos un valor de medición a través del objeto móvil (320) ; y controlar un sensor de campo magnético (800) o un transmisor (820) , de modo que según la secuencia de control puedan enviarse valores de medición de campo magnético a través del objeto móvil (320) ;

recibir una secuencia de valores de medición desde el objeto móvil (320) , estando asociado cada valor de medición de la secuencia de valores de medición a una bobina de las al menos dos bobinas (200a, b) ; y evaluar la secuencia de valores de medición usando informaciones sobre las bobinas de las que proceden los valores de medición individuales, para obtener la información sobre la posición del objeto móvil (320) .

29. Programa informático con un código de programa para la realización del procedimiento según la reivindicación 28, cuando el programa informático se ejecuta en un ordenador o microcontrolador.