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M E S S T E C H N I K & E M V
Abbildung 3: Hallenmodel mit verteilten
Basisstationen (rote Punkte), der Referenzroute
(rote Linie) und die mittels
TDOA-Methode berechneten Positio-
(blaue Marker).
nen
Messungen durchgeführt wurden. Rote Punkte repräsentieren
BS, die rote Linie stellt die Referenzroute dar und blaue Marker
geben die mit Hilfe von UWB TDOAs berechneten Positionen
an. Eine sehr gute Korrelation der UWB-Lösung und der echten
Positionen ist hier deutlich zu erkennen.
In sehr komplexen Indoor-Szenarien kann unter Umständen
eine hohe BS-Zahl nötig sein, um einen flächendeckenden
Empfang zu gewährleisten (min. 4 BS für Lokalisierungszwecke).
Dem kommen eine einfache Hardwarearchitektur und
billige Sende-/Empfangseinheiten entgegen. Aber auch die Fusion
mit anderen autonomen Systemen ist möglich. Aufgrund
immer günstiger werdender Beschleunigungssensoren, ist es
z. B. denkbar, das UWB-Lokalisierungssystem mit einem inertialen
Navigationssystem (INS) zu koppeln. Das auf Beschleunigungssensoren
basierende INS, alleine eingesetzt, weist binnen
weniger Sekunden eine hohe Ungenauigkeit auf. Eine
Kombination von UWB TDOA und einem INS würde die Vorteile
beider Systeme nutzen: die Langzeitstabilität von UWB
und die Kontinuität der Navigationslösung des INS. Auf diese
Weise kann sogar bei wenigen BS die Genauigkeit gesteigert
werden [6].
Zusammenfassung
Das entwickelte Systemkonzept erlaubt sowohl eine drahtlose
Steuerung als auch eine Positionsbestimmung von Transportsystemen,
mobilen Robotern und Fertigungsanlagen mittels
Ultrabreitband-Signalen. Dadurch werden künftig völlig
neuartige, flexible Produktionsabläufe ermöglicht. Vom Ein-
satz dieses UWB-Systems könnten potenziell alle Anwendungen
profitieren, bei denen Ortungsbedarf besteht und gleichzeitig
Datenkommunikation gefordert ist. Ein Anwendungsbeispiel
wären intelligente Parkhäuser mit einer automatischen
Führung von Autos zu freien Parkplätzen. Ein weiteres, aktuell
laufendes Forschungsprojekt, erreicht eine Ortungsgenauigkeit
innerhalb einer Industriehalle von nur wenigen Zentimetern
[3]. ☐
Literatur
[1] www.innovations-report.de/html/berichte/informationstechnologie/
bericht-52310.html
[2] Gezici, S.; Tian, Z.; Giannakis, G.V.; Kobaysahi, H.; Molisch, A.F.;
Poor, H.V.; Sahinoglu, Z., „Localization via Ultra-Wideband Radios: A
Look at Positioning Aspects for Future Sensor Networks“, IEEE Signal
Processing Magazine, ISSN: 1053-5888, Vol. 22, Issue 4, pp. 70-84, July
2005
[3] Laney, D.C.; Maggio, G.M.; Lehmann, F.; Larson, L.; „Multiple access
for UWB impulse radio with pseudochaotic time hopping,“ IEEE
Journal on Selected Areas in Communications, vol.20, no.9, pp. 1692-
1700, Dec 2002, doi: 10.1109/JSAC.2002.805062
[4] Zwirello, L.; Schipper, T.; Harter, M.; Zwick, T.; „UWB Localization
System for Indoor Applications: Concept, Realization and Analysis”,
Journal of Electrical and Computer Engineering, vol. 2012, Article ID
849638, doi:10.1155/2012/849638
[5] Zwirello, L.; Reichardt, L.; Li, X.; Zwick, T.; „Impact of the antenna
impulse response on accuracy of impulse-based localization systems,“
6th European Conference on Antennas and Propagation (EUCAP),
March 2012, doi: 10.1109/EuCAP.2012.6206489
[6] Ascher, C.; Zwirello, L.; Zwick, T.; Trommer, G.; „Integrity monitoring
for UWB/INS tightly coupled pedestrian indoor scenarios,“ International
Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation (IPIN),
Sept. 2011, doi: 10.1109/IPIN.2011.6071948
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