Positionsbestimmung in Gebäuden

Positionsbestimmung in Gebäuden 1

Positionsbestimmung in Gebäuden

Proseminar Technische Information

Michael Schmidt

Januar 2010

Warum Indoor-Positionierung?

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Anwendungen:

● Informationsdienste

● Auffinden von Objekten

● Umgebungssteuerung

● Augmented Reality

● sicherheitskritische Anwendungen[1]

[2]

Basistechniken der Positionierung

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● Winkel- und Streckenmessung

● Trilateration (Streckenmessung)

● Triangulation (Winkelmessung)

● Szenenanalyse

● Proximity

Streckenmessung

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● Time of Arrival: Messung der Laufzeit der Signale

● Berechnung der Position mittels Trilateration

● Spezialfall: Time Difference of Arrival

● Messung der Zeitdifferenz

Winkelmessung

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● Angle of Arrival: Messung des Eingangswinkel der Signale

● Berechnung der Position mittels Triangulation

[3]

Szenenanalyse

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● Auswertung der Umgebungseigenschaften mittels Sensoren

● anschließend Vergleich mit bekannten Mustern

● Fingerprint-Verfahren: Auswertung von Signalstärken

[4]

Proximity

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● 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

Realisierung

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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

iGPS

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● fächerformige Infrarot-Laser werden ausgestrahlt

● Sensoren fangen diese auf und bestimmen ihre Position

[5]

Active Badge

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● Infrarotsender an Personen und Objekten

● Sensoren im Raum nehmen die Signale auf und leiten sie an

einen zentralen Server weiter

[6]

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

RADAR

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● Ausnutzung der vorhandenen WLAN-Infrastruktur

● Auswertung der Signalstärken bei Empfänger durch Abgleich

mit vorherigen Referenzmessungen

[4]

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

Cricket

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● fest installierte Ultraschall- und Funksender

● Empfänger werten Signale mittels TOA-Verfahren aus

[6]

Realisierung

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Ultra Wide Band

● nicht an Frequenzen gebundene Drahtlostechnologie

● Datenübertragung mittels kurzer Pulse auf einem breiten

Frequenzspektrum

● gute Durchdringungseigenschaften und wenig anfällig für

Multipath-Effekte

Ubisense

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● Tags senden UWB-Signale an feste Basisstationen

● Auswertung mittels TDOA- und AOA-Verfahren

● Übertragung der Kontrollinformationen mittels 2,4Ghz-Funk

[7]

Realisierung

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[8]

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DANKE!

FRAGEN?

Bildquellen

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[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