Ausstellungskatalog Fokus Informations- und Elektrotechnik - Der ...

Planung von Sensornetzen zur Lokalisierung in industriellen Umgebungen
Die exakte Lokalisierung innerhalb von Gebäuden, in denen
kein GPS Signal verfügbar ist, ist ein aktueller Forschungsschwerpunkt.
Auf Basis der steigenden Verbreitung von
drahtlosen, funkbasierten Sensornetzen für Überwachungs-
und Steuerungsaufgaben in der Industrie entstand die Idee,
auf Basis dieser festinstallierten Infrastruktur - durch Ausnutzung
der speziellen Funkfeldeigenschaften - die Position
von mobilen Teilnehmern zu bestimmen.
Die Basis der Forschungsarbeit ist ein sog. „Time-of-Arrival“
(ToA) Lokalisierungssystem, das basierend auf der Signalausbreitungszeit
der Funksignale eine Distanzschätzung
zwischen einem festinstallierten sog. Ankerknoten und
dem mobilen Teilnehmer vornimmt. Aus den Schätzungen
von mindestens vier Distanzen kann dann die Position des
mobilen Knotens ermittelt werden.
Gerade in industriellen Umgebungen ergeben sich neue
Fragestellungen wegen der zumeist metallischen Beschaffenheit
der Umgebung, die insbesondere den Effekt der
Mehrwegeausbreitung verstärkt, der die Genauigkeit der
Lokalisierungsschätzungen signifikant beeinträchtigt.
Um diesen Effekten entgegenzuwirken, stellt der Lehrstuhl
ein umfassendes Konzept zur Verbesserung vor. Es besteht
aus Klassifizierungsmechanismen, optimaler geographischer
Anordnung von Ankerknoten und der Anpassung der
Sendeleistung.
kommerzielle anwendung
Gelingt es, eine robuste und zuverlässige Lösung für das
Problem Indoor Lokalisierung mit einer hohen Positionsauflösung
zu definieren, eröffnen sich zahlreiche Anwendungsfelder
im Bereich der Prozessautomatisierung, Logistik,
Telemedizin und der Sicherheitstechnik. Der spezielle
Anwendungsfall des Forschungsprojektes SAVE zielt auf die
Erhöhung der Sicherheit von Fabrikarbeitern in potentiell
Gas-kontaminierten Umgebungen ab.
aktueller forschungsstand
Das Verfahren wurde auf dem IEEE Position, Location and
Navigation Symposium 2010 erfolgreich vorgestellt. Ein
Testsystem befindet sich in der Erprobungsphase bei ThyssenKrupp
Steel Europe in Bochum.
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Lokalisierungsgenauigkeit ohne Optimierung (links), Resultierende
Lokalisierungsgenauigkeit nach Optimierung durch die Verfahren des
Lehrstuhls (rechts)
Modellierung des Einsatzszenarios zur Funkfeldplanung mittels
Raytracing
vorteile
Störungsarme Lokalisierung in metallischen, komplex aufgebauten
Umgebungen durch:
. Reduktion von Interferenzen
. Dynamische Anpassung an wechselnde Umgebungen
. Reduzierung des Hardwareeinsatzes durch optimale
Positionierung