Sie befinden sich hier:
englisch

ZIM swarmLOC

Entwicklung eines Schwarm-basierten Lokalisierungssystems

Die Lokalisierung von Objekten außerhalb von Gebäuden kann durch den Einsatz von Satellitenortungssystemen wie z.B. GPS realisiert werden. In Umgebungen, in denen keine oder nur unzureichende GPS-Informationen vorhanden sind, wie z.B. innerhalb von Gebäuden oder in durch Gebäude abgeschatteten Bereichen, ist eine Positionsbestimmung mittels Satellitenortung nicht möglich. In solchen Umgebungen müssen andere Ortungstechnologien herangezogen werden. Eine Möglichkeit ist die Lokalisierung über Funk. Bislang ist die Voraussetzung für eine Funklokalisierung der Aufbau einer Lokalisierungsinfrastruktur. Die Lokalisierung erfolgt beispielsweise mittels Laufzeitmessungen zwischen den ortsfesten Funkstationen (Referenzknoten) und den zu lokalisierenden mobilen Knoten. Aus den gemessenen Laufzeiten zu mindestens drei ortsfesten Knoten lässt sich dann, z.B. mittels Trilateration, die Position eines mobilen Knotens bestimmen.

In vielen Anwendungen ist es jedoch nicht möglich, auf eine Infrastruktur mit Referenzknoten, deren Positionen bekannt sind, zurückzugreifen oder diese fest zu installieren. Beispielsweise hat die Feuerwehr bei Brand- und Katastrophenfällen keine Möglichkeit, die nötige Infrastruktur vor einem Einsatz zu errichten. Liegt das Einsatzgebiet innerhalb von Gebäuden, ist außerdem keine Satellitenortung verfügbar. Zudem ist die Installation einer Funkinfrastruktur sehr kostenintensiv.

Zusammen mit dem Partner Nanotron Technologies wird im Projekt swarmLOC ein neuartiges infrastrukturloses bzw. infrastrukturarmes Lokalisierungssystem entwickelt, das die kooperative Positionsbestimmung von Personen oder Objekten mittels Funklaufzeitmessungen ermöglicht. Das System soll auf einem mobilen Ad-hoc Netzwerk basieren und damit vollständig ohne eine zu installierende Infrastruktur auskommen. Dieser Ansatz macht es möglich, dass ein solches System in kürzester Zeit einsatzfähig sein kann.

Jeder Funkknoten des Netzwerkes soll optional durch weitere Sensorik erweitert werden können. Beispielsweise stellen GPS oder Proximity-basierte Sensoren, wie etwa RFID, absolute Positionsinformationen bereit, die die relativen Positionen des kooperativen Lokalisierungssystems ergänzen können. Inertialsensoren können zusätzlich zu einer Steigerung der Lokalisierungsgenauigkeit beitragen. Zur Fusion der verschiedenartigen Sensorinformationen sollen kooperative Lokalisierungsalgorithmen auf Basis probabilistischer Filter eingesetzt werden. Insbesondere sollen Schwarm-basierte Algorithmen bzgl. ihrer Leistungsfähigkeit und Anwendbarkeit in dem geplanten System analysiert werden.

Abbildung 1 zeigt den Kollisionsschutz im Tagebau als eine mögliche Anwendung von swarmLOC. Die Person trägt einen mobilen Funkknoten und kommuniziert mit den Funkknoten in den Fahrzeugen. Durch kooperative Lokalisierung werden alle Funkknoten relativ zueinander lokalisiert und die Baggerfahrer bei Kollisionsgefahr gewarnt.