Positionsbestimmung in Gebäuden · 2012-09-03 · Trilateration (Streckenmessung) Triangulation...
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Positionsbestimmung in Gebäuden
Positionsbestimmung in Gebäuden 1
Positionsbestimmung in Gebäuden
Proseminar Technische Information
Michael Schmidt
Januar 2010
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Warum Indoor-Positionierung?
Positionsbestimmung in Gebäuden 2
Anwendungen:
● Informationsdienste
● Auffinden von Objekten
● Umgebungssteuerung
● Augmented Reality
● sicherheitskritische Anwendungen[1]
[2]
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Basistechniken der Positionierung
Positionsbestimmung in Gebäuden 3
● Winkel- und Streckenmessung
● Trilateration (Streckenmessung)
● Triangulation (Winkelmessung)
● Szenenanalyse
● Proximity
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Streckenmessung
Positionsbestimmung in Gebäuden 4
● Time of Arrival: Messung der Laufzeit der Signale
● Berechnung der Position mittels Trilateration
● Spezialfall: Time Difference of Arrival
● Messung der Zeitdifferenz
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Winkelmessung
Positionsbestimmung in Gebäuden 5
● Angle of Arrival: Messung des Eingangswinkel der Signale
● Berechnung der Position mittels Triangulation
[3]
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Szenenanalyse
Positionsbestimmung in Gebäuden 6
● Auswertung der Umgebungseigenschaften mittels Sensoren
● anschließend Vergleich mit bekannten Mustern
● Fingerprint-Verfahren: Auswertung von Signalstärken
[4]
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Proximity
Positionsbestimmung in Gebäuden 7
● Proximity (dt. Nachbarschaft), bzw. Access-Point-Monitoring
oder Cell of Origin
● Zellenstruktur der Basisstationen gibt Aufschluss über
Position
● Genauigkeit hängt von der Dichte der Basisstationen ab
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Realisierung
Positionsbestimmung in Gebäuden 8
Laser
● zig Laserpule pro Sekunde werden gesendet (und reflektiert)
● rotierender Sensor erfasst den Eingangswinkel
● Vorteil: sehr genaue Positionierung möglich
● Nachteil: es muss Sichtkontakt bestehen
Infrarot
● Infrarot-Signale werden gesendet und empfangen
● Nachteil: Anfälligkeit für tote Winkel und Licht
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iGPS
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● fächerformige Infrarot-Laser werden ausgestrahlt
● Sensoren fangen diese auf und bestimmen ihre Position
[5]
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Active Badge
Positionsbestimmung in Gebäuden 10
● Infrarotsender an Personen und Objekten
● Sensoren im Raum nehmen die Signale auf und leiten sie an
einen zentralen Server weiter
[6]
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Realisierung
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Funk (WLAN / Bluetooth)
● hochfrequente elektromagnetische Wellen
● sehr ungenau, deshalb Einsatz von Fingerprint-Verfahren
● Vorteil: Nutzung bestehender Infrastruktur
RFID
● Transponder wird an zu identifizierendes Objekt angebracht
● Auswertung der Signalstärke jedoch recht ungenau
● Vorteil: Anzahl der Transponder nahezu unbegrenzt
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RADAR
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● Ausnutzung der vorhandenen WLAN-Infrastruktur
● Auswertung der Signalstärken bei Empfänger durch Abgleich
mit vorherigen Referenzmessungen
[4]
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Realisierung
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Ultraschall
● Laufzeitmessung von Ultraschallsignalen
● Auswertung mittels Trilateration
● Oft in Kombination mit Funksignal zur Zeitdifferenzmessung
und Identifikation
● Reflektion, Dämpfung oder Absorption je nach Stoff möglich
● Ausbreitungsgeschwindigkeit von Temperatur abhängig
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Cricket
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● fest installierte Ultraschall- und Funksender
● Empfänger werten Signale mittels TOA-Verfahren aus
[6]
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Realisierung
Positionsbestimmung in Gebäuden 15
Ultra Wide Band
● nicht an Frequenzen gebundene Drahtlostechnologie
● Datenübertragung mittels kurzer Pulse auf einem breiten
Frequenzspektrum
● gute Durchdringungseigenschaften und wenig anfällig für
Multipath-Effekte
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Ubisense
Positionsbestimmung in Gebäuden 16
● Tags senden UWB-Signale an feste Basisstationen
● Auswertung mittels TDOA- und AOA-Verfahren
● Übertragung der Kontrollinformationen mittels 2,4Ghz-Funk
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Realisierung
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[8]
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Positionsbestimmung in Gebäuden
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Bildquellen
Positionsbestimmung in Gebäuden
[1] Sonitor Technologies Inc., www.sonitor.com, Januar 2010
[2] http://revolver360.wordpress.com
[3] J. Blankenbach, A. Norrdine, H. Schlemmer, V. Willert, Indoor-Positionierung auf Basis von Ultra Wide Band, AVN 5/2007
[4] Hendrik Lemelson, In- und Outdoor Positionierungssysteme, Mobile Business Seminar, Universität Mannheim
[5] Metris Deutschland Gmbh, www.metris.com
[6] Thomas Steinberg, Erstellung eines Frameworks für eine positionsabhängige Auftragsverwaltung in mobilen Netzwerken, Masterarbeit, HAW Hamburg, 2007
[7] Ubisense Ltd., www.ubisense.net
[8] Rainer Mautz, Overview of Current Indoor Positioning Systems, Swiss Federal Institute of Technology, ETH Zurich, Switzerland, September 2008