Präzise Lokalisierung für Industrie

Zur Lokalisierung wird die UWB (Ultra Wide Band)-Funktechnologie angewandt. Diese basiert auf zeitlich kurzen Impulsen, sodass eine sehr hohe Zeitauflösung erreicht wird. Damit ist eine hohe Robustheit gegenüber Effekten der Mehrwegeausbreitung gegeben und die Genauigkeit der gemessenen Positionen ist sehr gut. Mit seiner großen Funkfrequenz-Bandbreite bei gleichzeitigen niedrigen Leistungspegeln der Signale ist eine ungestörte Nutzung des Spektrums in Koexistenz mit anderen Funksystemen möglich. Die trägerlose Übertragung vereinfacht das Hardware-Design von UWB-Systemen.

Dabei werden unterschiedliche Messprinzipien angewandt:

RTT (Round Trip Time):

Diese Methode berechnet den Standort durch die Zeitspanne, in der das Signal vom Sender zum Empfänger und wieder zurückgesendet wird. Diese Methode ist einfach und ermöglicht eine hohe Genauigkeit.

Uplink TDoA (Time Difference of Arrival):

Eine höhere Anzahl an Teilnehmern als bei RTT ist mittels TDoA möglich. In dieser Methode wird die Triangulation zur Lokalisierung genutzt. Das zu lokalisierende Objekt agiert hier als Sender zu den vorinstallierten Basisstationen, welche zuvor synchronisiert werden. Im Vergleich zu Downlink TDoA ist  die Anzahl an zu lokalisierenden Objekten durch eine hohe Auslastung des Funkkanals begrenzt.

Downlink TDoA (Time Difference of Arrival):

Im Unterschied zu uplink TDoA senden hier die Basisstationen zu den Objekten, welche lokalisiert werden sollen. Der Funkkanal wird dabei effizient ausgenutzt, da nur wenige Basisstationen ein Signal senden. Dadurch ist eine Ortung beliebig vieler Objekte mit einer Genauigkeit von wenigen Zentimetern im Mittel möglich.

Das Roundviewsystem scannt den Winkel des Signals und dessen Entfernung. Durch die Roundview wird ein mit einem Tag ausgestattetes Objekt an einer beliebigen Stelle im Raum durch das Fahrzeug erkannt. Mehrere auf dem Fahrzeug angebrachte Antennenstränge scannen die Umgebung. Sie erkennen das Tag sowie dessen Entfernung und Richtung vom Fahrzeug an einer beliebigen Stelle, wodurch das Fahrzeug dem Tag folgen kann.

Adhoc ist ein selbst-einmessendes UWB-Lokalisierungssystems. Anker müssen somit nicht mehr aufwendig eingemessen werden, sondern bestimmen selbst ihre Position. Das ermöglicht den Einsatz von mobilen Ankern. Die Nachrichten werden an Knoten verschickt, die nicht in Reichweite sind. Dabei werden die Knoten einfach konfiguriert. Die Implementierung des Kommunikationskonzeptes erfolgt auf der Wismit Plattform. Das System ist somit schnell aufgebaut und benötigt keiner aufwendigen Infrastruktur. Damit eignet es sich vor allem für dynamische Anwendungsbereiche, wie Baustellen.

Die Wismit-Plattform ist eine Hardware, die zur Evaluierung von Lokalisierungs-, Kommunikations- und Identifikationstechnologien verwendet wird. Sie kann auch als Basis für kundenspezifische Entwicklungen in verschiedenen Bereichen dienen. Diese Plattform ermöglicht den zeitgleichen Einsatz von verschiedenen Ortungstechnologien.

Sie besteht aus verschiedenen Kommunikationsbausteinen, wie Lokalisierungs- und Kommunikationschipsätze mit verschiedenen Frequenzbereichen (868 MHz, 2,4 GHz, 3,25- 4,75 GHz oder 4-6,5GHz), hat verschiedene Sensoren (wie Beschleunigungssensor oder Gyroskop), Mikrocontroller, sowie RFID oder NFC integriert. Die „all-in-One“- Plattform in Scheckkartengröße verfügt über eine Schnittstelle zum Raspberry Pi ab Version 4.4 und über einen induktiv ladenden Akku (Qi-Standard).