01.08.2018

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

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