Infrastrukturbasierte Nahbereichsortung - Anwendungen der industriellen drahtlosen Lokalisierung

Anwendungen Infrastrukturbasierter Nahbereichsortung am Fraunhofer Institut für Integrierte Schaltungen Folie 1 Inhalt -Begriffe und Definitionen -Basistechnologien der Funkortung -Klassifizierung der Anwendungen -Anwendungsbeispiele -Diskussion Folie 2 Vorstellung Dipl.-Ing. Hans Holm Frühauf Abt. Mikrowellen- und Hochfrequenztechnik Fachgruppe Adaptive HF-Systeme Fraunhofer Gesellschaft e.V. Institut für Integrierte Schaltungen IIS Hannover, CeBIT Forum 7.März 2008 Folie 3 Definition Infrastrukturbasierte Nahbereichsortung: -Ortung: Bestimmung des Aufenhaltsorts eines Objekts im Raum f(x,y,z) zu Zeitpunkt ti mit einer Aufenthaltswahrscheinlichkeit P(x,y,z) und einem Fehler E(xE,yE,zE,tE) Folie 4 Definition Infrastrukturbasierte Nahbereichsortung: -Ortung: Bestimmung des Aufenhaltsorts eines Objekts im Raum f(x,y,z) zu Zeitpunkt ti mit einer Aufenthaltswahrscheinlichkeit P(x,y,z) und einem Fehler E(xE,yE,zE,tE) -Nahbereich: begrenztes Areal (AoI) mit der Größe weniger Meter bis ca. 500m Folie 5 Definition Infrastrukturbasierte Nahbereichsortung: -Ortung: Bestimmung des Aufenhaltsorts eines Objekts im Raum f(x,y,z) zu Zeitpunkt ti mit einer Aufenhaltswahrscheinlichkeit P(x,y,z) und einem Fehler E(xE,yE,zE,tE) -Nahbereich: begrenztes Areal (AoI) mit der Größe weniger Meter bis ca. 500m -Infrastrukturbasiert: Die Ortung erfolgt durch das Einbringen eines dedizierten Ortungssystems in bzw. um die AoI Folie 6 ... aber es gibt doch GPS - nur mit Sichtverbindung zu mehreren Satelliten - »intelligente« Empfänger notwendig - politisch nicht garantierte Ortsauflösung - robuste Massenmarktprodukte - viele Hersteller - mögliche Alternativen (GNSS, bald Galileo, C) Folie 7 Grundprinzipien der Ortung Messprinzipien Feldstärkemessung, RSSI (Received Signal Strength Indicator) Messung der Signallaufzeiten, TOA, TDOA (Time [Difference] Of Arrival) Winkelmessung, DOA (Direction Of Arrival) Interial Sensoren C(Xc,Yc) für Lage, Richtung, Beschleunigung α β A(Xa,Ya) B(Xb,Yb) Folie 8 Grundprinzipien der Ortung Messprinzipien Feldstärkemessung, RSSI (Received Signal Strength Indicator) Messung der 11:00 Uhr Signallaufzeiten: Radar WLAN Ortung Round Trip TDoA 50/50 Joker Winkelmessung, DOA (Direction Of Arrival) Interial Sensoren C(Xc,Yc) für Lage, Richtung, Stützsensorik Beschleunigung α β A(Xa,Ya) B(Xb,Yb) Folie 9 Laufzeitmessung (Time of Flight) - Bestimmung der »Flugzeit« eines Signals durch den Freiraum - Das Signal bewegt sich mit Licht- geschwindigkeit vom Sender zum Empfänger - Der »direkte« Pfad ist der schnellste - mehrfacher Weg => round trip Tx Rx - Zeitdifferenz zwischen mehreren Empfängern (inverse GPS) d=c. tMESS Folie 10 Winkelmessung (Direction of Arrival) - Bestimmung des Einfallswinkels eines Signals auf eine Antenne (mit mehreren 90 Elementen) - Signal kann unbekannt sein ° n ro e nf ell - Schmalbandbedingung Au W Arraynormale t sb - Fernfeldbedingung rei tu - aufwendige Mehrwegeerkennung ng θ 90 ° (M s ri - 1 ) d si λ/2≥d n ( θ ) ch - Mehrkanalempfänger notwendig tu ng 90° M 3 2 1 d Folie 11 Winkelmessung (Direction of Arrival) - Bestimmung des Einfallswinkels eines njo ker Signals auf eine Antenne (mit mehreren Te lefo 90 ° Elementen) - Signal kann unbekannt sein :e2o0 0ll nfr n 1e - Schmalbandbedingung Au W Arraynormale t sb - Fernfeldbedingung re itu - aufwendige Mehrwegeerkennung ng θ 90 ° (M sri - 1 ) d si λ/2≥d n ( θ ) ch - Mehrkanalempfänger notwendig tun g 90° M 3 2 1 d Folie 12 Infrastruktur g un rn fe d t En Folie 13 Anwendungen Logistik Life style Sicherheit Verkehr - Lagerhaltung - Sport u. Training - Arbeitsschutz - Passantenschutz - Produktionslog. - Interaktive Spiele - Wachdienste - Verkehrstelematik - Opt.