Exakte Ortung in Gebäuden
Drahtloses Adhoc-Netzwerk bestimmt eine Position auf wenige Zentimeter genau.
Beim Autofahren oder Wandern verlassen wir uns auf GPS- Signale, um so schnell wie möglich ans Ziel zu gelangen. Die satellitengestützte Positionsbestimmung ist aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Doch an Orten, wo es keine direkte Sichtverbindung zu GPS-Satelliten gibt, sind alternative Lösungen gefragt. Fraunhofer-Forscher haben ein System für die Navigation in Gebäuden entwickelt, das sich in wenigen Minuten in Betrieb nehmen lässt.
Abb.: Solche USB-Sticks bilden die Grundlage für Adhoc-Netzwerke für eine zentimetergenaue Ortung in Innenräumen. (Bild: Fh.-IOSB-AST)
Die USB-Sticks mit der RTLSflares-Technologie (Real Time Location System) des Fraunhofer-Instituts für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB-AST in Ilmenau ermöglichen die Navigation und Ortung von Robotern, Fahrzeugen und Objekten in Gebäuden. Diese Lösung für die Indoor-Lokalisierung eignet sich vor allem im Logistikbereich zur Positionsbestimmung von mobilen Robotern und fahrerlosen Transportfahrzeugen, kann aber auch in Katastrophengebieten genutzt werden, um Hilfskräfte zu koordinieren. Auf den kleinen Sticks befinden sich Mikrocontroller, Funkchip, Inertialmesseinheit, USB-Schnittstelle sowie die Lokalisierungssoftware.
Durch die Verteilung von vier Sticks im Raum lässt sich ein drahtloses Adhoc-Netzwerk aufbauen und ein Objekt mit einem fünften Stick im Gebäude zentimetergenau und in Echtzeit orten. Die Reichweite beträgt einhundert Meter. Die Sticks versenden Ultra-Breitbandsignale (UWB), wobei die Laufzeit der ausgesendeten Signale gemessen werden kann und somit eine Positionsbestimmung auf allen drei Raumachsen möglich ist. „Mithilfe von UWB-Signalen lässt sich die Position eines mobilen Geräts durch Messen von Laufzeitunterschieden eines ausgesandten Signals zu verschiedenen, im Raum fest installierten Geräten bis auf wenige Zentimeter genau bestimmen“, sagt Norbert Fränzel, Wissenschaftler am Fraunhofer IOSB-AST. „Allerdings ist es nötig, die exakte Position der Fixpunkte im Raum zu kennen, um davon die relative Position des mobilen Geräts ableiten zu können.“
Hierfür hat das Forscher-Team ein Verfahren entwickelt, bei dem sich die Fixpunkte automatisch einmessen. Die einzelnen Sticks der Lokalisationslösung können sich quasi selbstständig konfigurieren. Damit sind sie flexibel einsetzbar, sie lassen sich an bestehende Anwendungen anpassen. Betrieben werden die kostengünstigen Sticks über handelsübliche Powerbanks oder USB-Netzteile. „Denkbar ist es auch, die RTLSflares in der Mensch-Maschine-Kooperation einzusetzen, indem sowohl die Werker als auch ein Schwerlastroboter damit ausgestattet werden“, so Fränzel. Für industrielle Demo-Anwendungen bietet das Fraunhofer-Institut Evaluationskits an, die neben fünf RTLSflares eine Kurzanleitung und Treiber umfasst. Bei Interesse kann ein Set für mehrere Wochen kostenlos getestet werden.
FhG / JOL
