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ZIM m2m

Entwicklung eines infrastrukturarmen Systems zur Indoor-Ortung von Objekten und Personen mit Kompatibilität zur aktuellen Smartphone-Technik

Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Indoor-Ortungssystems für Objekte und Personen in logistischen Prozessen. Das zu entwickelnde System soll im Gegensatz zu aktuell am Markt verfügbaren Systemen ohne oder nur mit sehr geringer Infrastruktur, d.h. ortsfest installierter Hardware, auskommen und kompatibel zur aktuellen Smartphone-Technik sein. Es soll auf der Hardwareseite aus neu zu entwickelnden mobilen Tags, die an den zu lokalisierenden Objekten (z. Bsp. Paletten, Mehrwegbehälter)angebracht werden und aus sehr wenigen stationären Gateways, die eine Verbindung zum (lokalen) Netzwerk herstellen, bestehen, wobei auch Smartphones die Aufgabe der Gateways übernehmen können.

Die Tags sollen ein Mesh-Netzwerk aufbauen, Proximity- sowie Signalstärkemessungen (RSSI) untereinander durchführen und diese an die Gateways weiterleiten. Auf Softwareseite soll hierfür eine Mesh-Networking-Verfahren entwickelt und implementiert werden, welches es ermöglicht, die anfallenden Daten möglichst energieeffizient über das Netzwerk weiterzuleiten.

Weiterhin soll ein kooperativer Lokalisationsalgorithmus entwickelt werden, welcher die Positionen aller Tags auf Basis der Messwerte bestimmt. Durch die Entwicklung der Tags auf Basis von Bluetooth Smart (BTsmart) soll eine lange Batterielebensdauer, hohe Sendereichweite sowie die Kompatibilität zur aktuellen Smartphone-Technik erreicht werden. Anders als andere Funktechnologien, wie etwa WLAN oder UWB, ermöglicht BTsmart die Verwendung von Funkknoten mit Batterien geringer Kapazität bei langer Betriebsdauer. Um diese auf mehrere Jahre auszudehnen, soll zudem Energy-Harvesting eingesetzt werden.

Die untenstehende Abbildung zeigt die Kommunikationsstruktur des geplanten Systems. Die BLE-Tags bilden zusammen mit den Ankern ein Mesh-Netzwerk. Die Lokalisierung der Knoten erfolgt relativ auf Basis der RSSI-Messungen untereinander. Die Messungen werden über ein stationäres BLE-Gateway oder ein Smartphone, welches ein mobiles Gateway darstellt, an einen Server vermittelt, der die Positionen der BLE-Tags bestimmt.