Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS
Optimale Kombination verschiedener Lokalisierungslösungen
Durchgängige und energieeffiziente Lokalisierung von Waren, Personen und Tieren wird durch das modulare, energieautarke Trackingsystem ENTRAS möglich. Hierbei wurde die satellitengestützte Navigation mit Lokalisierung in drahtlosen Sensornetzen und eine Energieversorgung durch Energy Harvesting kombiniert.
Die Forscher des Fraunhofer IIS und des DFKI Robotics Innovation Centers kombinierten die satellitengestützte Navigation mit relativer Lokalisierung in drahtlosen Sensornetzen und die Versorgung der Trackingtags durch sogenanntes Energy Harvesting (Energiegewinnung aus der Umgebung). Dabei werden globale Satellitennavigationssysteme (z. B. GPS, Galileo), Funktechnologien (z.B. LTE-M, NB-IoT, mioty®), Sensorik sowie lokale Ortung und Kommunikation mit der s-net®-Technologie des Fraunhofer IIS zur drahtlosen Vernetzung zusammengeführt.
Unbegrenzte Laufzeit dank Energy Harvesting
Im Projekt wurden Trackingkomponenten entwickelt, die modular sind und somit flexibel an mögliche Einsatzszenarien angepasst werden können. Das Energieversorgungsmodul weist neben einem kompletten Batteriemanagement-System eine Schnittstelle auf, um mit unterschiedlichsten Energiewandlern wie Solarzellen, Thermogeneratoren und Vibrationswandlern elektrische Energie aus der Umwelt zu gewinnen. Durch diese Energy Harvesting Technologie kann die Batterie des Tags während des Betriebs nachgeladen werden. Es sind somit keine Wartungsaufwände für das Nachladen oder Auswechseln der Batterien mehr nötig. Damit werden abhängig von Einsatzszenario unbegrenzte Betriebszeiten möglich.
Bei einer Update-Rate von einer Stunde kann das System durch Energy Harvesting aus Licht und Vibrationen abhängig von den Umgebungsbedingungen durchgängig autark betrieben werden.
Drahtloser Sensorverbund erlaubt uneingeschränkte Lokalisierung
Das Trackingsystem besteht aus mehreren Trackingtags (Funkknoten zur Lokalisierung), die gemeinsam eine Mobilfunkverbindung nutzen. Durch das modulare Baukastenprinzip ist eine Konfiguration einzelner Funktionsblöcke nach individuellen Kundenwünschen und Anwendungsfällen möglich. Diese Anpassung erfolgt bereits während der Produktion der einzelnen Tags, bei der Inbetriebnahme durch eine konfigurierbare Software oder während des laufenden Betriebs durch die Softwaresteuerung.
Je nach Einsatzgebiet können sowohl mehrere gleiche Tags (homogener Verbund) als auch eine Kombination unterschiedlicher Tags (heterogener Verbund) genutzt werden. Ein homogener Tag-Verbund liegt z. B. bei Transportbehältern und Containern vor. Bei Rettungskräften im Einsatz oder einzelnem Stückgut auf Paletten ist eine Verwendung von heterogenen Tags die optimale Variante.