MOIN
Minimale Ortungsinfrastruktur
| Laufzeit: | 01.09.2018 - 30.06.2021 |
| Leitung: | Prof. Dr.-Ing. Horst Hellbrück |
| Mitarbeiter: | Sven Ole Schmidt, M.Sc. |
Hintergrund
Ein Produzent lagert seine Halbfertig- und Vorprodukte in einer Halle mit zahlreichen engen Regalgängen zwischen. Innerhalb der Produktionshalle befinden sich außerdem komplett abgeschlossene Räume (Schleif-, Schweiß- und Lackierkabinen). Aus den Halbfertig- und Vorprodukten wird in mehreren Arbeitsgängen das Endprodukt gefertigt. Neben dem Wiederauffinden der Halbfertig- und Vorprodukte soll der gesamte Produktionsprozess automatisch überwacht werden, um z.B. Pufferzeiten zu ermitteln. Um ein automatisches Tracking des Produktionsprozesses durchführen zu können, muss die Position der Halbfertig- und Vorprodukte sowie des Produktionsauftrags jederzeit abrufbar sein. Mit herkömmlichen Verfahren, wie Barcode oder passiv RFID, ist eine lückenlose Verfolgung nur eingeschränkt möglich. Darüber hinaus verursachen diese Verfahren einen erheblichen manuellen Mehraufwand (permanentes gleichzeitiges Scannen von Objekt und Position) und bergen ein hohes Fehlerpotential durch das Vergessen eines Scans. Das Objekt kann in diesem Fall nicht mehr lokalisiert werden.
Bestehende Ortungssysteme auf Basis von Funklaufzeitmessung benötigen eine Vielzahl an Ankern. Durch die beschriebene Hallentopologie müsste in diesem Fall in jedem einzelnen Regalgang die entsprechende Infrastruktur zur Funkortung aufgebaut werden. Eine Ortung innerhalb der abgeschlossenen Räume wäre durch Abschirmungen nur eingeschränkt oder gar nicht möglich.
Ziel
Abb.1: Minimierung der Hardware bei einem Indoor-Lokalisationssystem
Ziel dieses Projektes ist die Neuentwicklung eines Ortungssystems, welches die enthaltene Infrastruktur auf ein Minimum reduziert. Hierfür wird die Mehrwegeausbreitung, die durch die kabellose Übertragung hervorgerufen wird, konstruktiv genutzt, um aus einem gegebenen Anker unter Berücksichtigung der Hallentopologie virtuelle Anker zu initialisieren. Diese werden dann analog zu realen Ankern genutzt, wodurch der Hardwarebedarf sinkt.
Die Technische Hochschule Lübeck entwickelt im Teilprojekt Modellierung und Algorithmen (ModAl) dieses Kooperationsprojektes ein Simulations- und Planungswerkzeug, welches eine gegebene Raumgeometrie analysieren und den Lokalisationsanker auf Basis einer Algorithmik perfekt positionieren kann. Unter Berücksichtigung dieser Planung entwickeln wir außerdem eine algorithmische Positionsanalyse der Tags.
Ansatz
Abb.2: Messung einer Kanalimpulsantwort
Zu einem wichtigen Werkzeug für die Lokalisation der Tags wird die Kanalimpulsantwort. Diese beschreibt die Mehrwegeausbreitung durch ein Diagramm, welches das Empfangssignal in Form der empfangenen Signalkopien mit ihrer individuellen Leistung und Übertragungsdauer abbildet.
Durch die Korrelation mit den unterschiedlichen Pfaden der Mehrwegeausbreitung kann von der empfangenen Kanalimpulsantwort ein eindeutiger Rückschluss auf die Tag-Position gezogen werden.
Publikationen
| Evaluation and Error Correction of Position Tracking Systems of Autonomous Vehicles for Indoor Localization Robin Angelstein and Sven Ole Schmidt and Fabian John and Horst Hellbrück Student Conference on Medical Engineering Science, 2022. |
| Modeling the Interference of Ultra-Wideband Signals in Multipath Propagation Channels Kniesel, Jan-Philip and Sven Ole Schmidt and Hellbrück, Horst 2021. |
| Modeling the Path Losses of Ultra-Wideband Signals in Multipath Propagation Channels Schramm, Sascha and Sven Ole Schmidt and Hellbrück, Horst 2021. |
| Modeling UWB Multipath Propagation considering Material-Dependent Reflection Effects Winkel, Torben and Sven Ole Schmidt and Hellbrück, Horst 2021. |
| Comparison of I/Q- and Magnitude-based UWB Channel Impulse Responses for Device-free Localization Marco Cimdins and Sven Ole Schmidt and Horst Hellbrück International Conference on Localization and GNSS, 2021. |
| MAMPI – Multipath-assisted Device-free Localization with Magnitude and Phase Information Marco Cimdins and Sven Ole Schmidt and Horst Hellbrück International Conference on Localization and GNSS, 2020. |
| MAMPI-UWB—Multipath-Assisted Device-Free Localization with Magnitude and Phase Information with UWB Transceivers Marco Cimdins and Sven Ole Schmidt and Horst Hellbrück Sensors 20, 24, 7090, 2020. |
| On the Effective Length of Channel Impulse Responses in UWB Single Anchor Localization Sven Ole Schmidt and Marco Cimdins and Horst Hellbrück International Conference on Localization and GNSS, 2019. |
| Improvements to UWB Channel Impulse Response Measurements for Indoor Localization Matthews, B. and Cimdins, M. and Hellbrück, H. Student Conference on Medical Engineering Science, 2019. |
| Modeling the Magnitude and Phase of Multipath UWB Signals for the Use in Passive Localization Marco Cimdins and Sven Ole Schmidt and Horst Hellbrück 16th Workshop on Positioning, Navigation and Communication, 2019. |
| Understanding and Prediction of Ultra-Wide Band Channel Impulse Response Measurements Benjamin Matthews and Sven Ole Schmidt and Horst Hellbrück Proceedings of the 4th KuVS/GI Expert Talk on Localization, 21--23, 2019. |
Projektpartner | Gefördert durch | |
| Solcon Systemtechnik GmbH | Bundesministerium für Wirtschaft und Energie Förderkennzeichen: ZF4186108BZ8 | |
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