Wo GPS versagt: Forscher haben USB-Sticks entwickelt, die künftig die Ortung und Navigation von Objekten in Gebäuden ermöglichen sollen. Strategisch im Raum platziert, können diese Sticks mithilfe von Ultra-Breitbandsignalen beispielsweise die Position von Robotern oder fahrerlosen Transportfahrzeugen bestimmen. Das neue Indoor-Lokalisierungssystem eignet sich demnach vor allem für Anwendungen im Logistikbereich.
Ob beim Autofahren, Sightseeing oder Wandern – oft verlassen wir uns auf GPS-Signale, um so schnell wie möglich ans Ziel zu kommen. Die satellitengestützte Positionsbestimmung ist aus unserem Alltag inzwischen nicht mehr wegzudenken. Allerdings funktioniert diese Technik nur, wenn es eine direkte Sichtverbindung zu den entsprechenden Satelliten gibt. In Innenräumen lässt sich mit GPS nicht viel anfangen.
Wissenschaftler um Norbert Fränzel vom Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung in Ilmenau haben sich für genau solche Situationen daher nun eine Alternative einfallen lassen: Ihre sogenannten RTLSflares ermöglichen die Navigation und Ortung von Robotern, Fahrzeugen und Objekten innerhalb von Gebäuden.
Drahtloses Netzwerk
Optisch sieht die Entwicklung des Forscherteams aus wie ein herkömmlicher USB-Stick. Darin verbergen sich allerdings Mikrocontroller, Funkchip, spezielle Sensoren, eine USB-Schnittstelle sowie eine Lokalisierungssoftware. Durch die Verteilung vier solcher Sticks im Raum lässt sich ein drahtloses Netzwerk aufbauen und ein Objekt mit einem fünften Stick im Gebäude zentimetergenau und in Echtzeit orten.
Die Sticks versenden Ultra-Breitbandsignale (UWB) und haben eine Reichweite von 100 Metern: „Mithilfe von UWB-Signalen lässt sich die Position eines mobilen Geräts durch Messen von Laufzeitunterschieden eines ausgesandten Signals zu verschiedenen, im Raum fest installierten Geräten bis auf wenige Zentimeter genau bestimmen“, erklärt Fränzel die Funktionsweise. „Allerdings ist es nötig, die exakte Position der Fixpunkte im Raum zu kennen, um davon die relative Position des mobilen Geräts ableiten zu können.“
Betriebsbereit in Minuten
Zu diesem Zweck haben er und seine Kollegen ein Verfahren entwickelt, bei dem sich die Fixpunkte automatisch einmessen. Die einzelnen Sticks des Systems können sich auf diese Weise quasi selbstständig konfigurieren. Damit sind sie flexibel einsetzbar und lassen sich innerhalb weniger Minuten in Betrieb nehmen. Betrieben werden die Sticks den Wissenschaftlern zufolge über handelsübliche Powerbanks oder USB-Netzteile.
Zurzeit ist die neue Lokalisierungslösung im Rahmen einer Ausstellung im Wolfsburger Science Center „Phaeno“ zu sehen, wo sie die Funktionsweise von GPS-Systemen veranschaulicht. In Zukunft soll das System aber auch außerhalb des Museums zum Einsatz kommen. Vor allem im Logistikbereich sind den Forschern zufolge vielfältige Anwendungen denkbar – zum Beispiel die Positionsbestimmung von mobilen Robotern und fahrerlosen Transportfahrzeugen. Die Sticks könnten aber auch in Katastrophengebieten genutzt werden, um Hilfskräfte zu koordinieren.
(Fraunhofer-Gesellschaft, 06.08.2018 – DAL)
