Indoor Positionsbestimmung mit Ultra-wideband

Indoor Tracking in verschiedenen Anwendungsszenarien erfordert mitunter eine sehr genaue Positionsbestimmung. Hierfür bieten wir Lösungen mit der Nahfunktechnik Ultra-wideband (UWB, Ultra Breitband) an, die außerhalb der gängigen Consumer-Standards WLAN und Bluetooth Low Energy arbeitet und Positionsgenauigkeiten von unter 30 Zentimetern bietet.

Indoor Positioning mit Ultra-wideband hat verschiedene Vorteile: Die Genauigkeit ist mit 10-30 Zentimetern deutlich höher als bei Beacons (1-3 Meter) oder WLAN (5-15 Meter). Die Latenzzeit ist sehr gering (Positionsabfrage bis zu 100 Mal pro Sekunde möglich) und Höhenunterschiede lassen sich äußerst präzise bestimmen.

Funktionsweise von Indoor Lokalisierung mit Ultra-wideband

Ultra-wideband ist eine Art der Nahbereichsfunkkommunikation, die zur Indoor Lokalisierung genutzt werden kann. Im Gegensatz zu Bluetooth Low Energy und WLAN basiert die Positionsbestimmung nicht auf der Messung von Signalstärken (Receive Signal Strength Indicator, RSSI), sondern auf einem Laufzeitverfahren (Time of Flight, ToF). Dabei wird die Lichtlaufzeit zwischen einem Objekt und mehreren Empfängern gemessen. Für die genaue Lokalisierung eines Objektes sind mindestens 3 Empfänger nötig (Trilateration), außerdem müssen direkte Sichtverbindungen zwischen Empfänger und Sender bestehen.

UWB als Ortungstechnologie eignet sich sowohl für die clientseitige Positionsbestimmung, beispielsweise zur Indoor Navigation, als auch zur serverseitigen Positionsbestimmung im Hinblick auf Asset Tracking. Endgerätbasierte (clientseitige) Ortung ermöglicht die Positionsbestimmung auf einem mobilen Endgerät (z.B. einem Smartphone), bei einer infrastrukturbasierten (serverseitigen) Ortung findet die Positionsberechnung auf einem Server statt.

Im Folgenden werden die beiden Arten der Positionsbestimmung näher beschrieben.

Clientseitige Positionsbestimmung

Infografik: clientseitige Positionsbestimmung mit infsoft Locator Beacons

Clientseitige Positionsbestimmung

Neben Bluetooth Low Energy (BLE) kann auch Ultra-wideband (UWB) als Technologie für die clientseitige Positionsbestimmung auf mobilen Endgeräten genutzt werden. Hierbei baut das Smart Device zunächst eine Bluetooth-Verbindung mit dem Locator Beacon auf (Pairing). Anschließend kann UWB als Zusatzmedium für eine hochpräzise Ortung mit geringen Latenzzeiten genutzt werden. Die clientseitige Positionsbestimmung mit UWB steht aktuell nur für neuere iPhone Modelle zur Verfügung.

Serverseitige Positionsbestimmung

Infografik serverseitige Positionsbestimmung Locator Beacons Locator Node Dongle DE
Infografik: serverseitige Positionsbestimmung mit infsoft Locator Beacons

Serverseitige Positionsbestimmung

Ein Objekt (Asset), dessen Position bestimmt werden soll, wird mit einem batteriebetriebenen Kombi-Tag (BLE/UWB) ausgestattet. Zwischen Kombi-Tag (BLE/UWB) und Locator Beacon wird ein Pairing via Bluetooth initialisiert. Im Rahmen der zeitversetzten Ortung via Locator Beacons wird Ultra-wideband für eine genaue Ortung bei Stillstand des Objektes zugeschaltet. Die Zustandsermittlung kann durch die BLE-Positionsbestimmung oder durch weitere Sensorik wie einen Beschleunigungssensor des Kombi-Tags erfolgen. infsoft Locator Nodes verarbeiten die bereitgestellten Daten der Locator Beacons und sendet diese via Wi-Fi, Ethernet oder UMTS an die infsoft LocAware platform®. Dort können anschließend die Positionen verschiedener Assets beispielsweise auf einer Karte dargestellt werden.

Besonders angewandt wird diese Art der Positionsbestimmung im Industrieumfeld.

Technische Merkmale von Ultra-wideband

  • Nutzung extrem großer Frequenzbereiche mit einer Bandbreite von mindestens 500 MHz
  • Kaum störungsanfällig (Interferenzen)
  • Frequenzbereich 3,1 – 10,6 GHz
  • Sendeleistung 0,5 mW / −41,3 dBm/MHz
  • Reichweite 10 – 150 m (je nach Anwendungsfall)
  • Datenrate 110 kbit/s – 6,8 Mbit/s

Lernen Sie unsere zugehörige Hardware kennen:

WEITERE ORTUNGSTECHNOLOGIEN

Featured Image WiFi

WLAN

Featured Image BLE

Bluetooth Low Energy

Featured image RFID

RFID


Sie haben Fragen oder möchten Ihr Projekt mit uns besprechen? Kontaktieren Sie uns.

Keyboard Typing
DatenschutzerklärungDie gesendeten Daten werden nur zur Bearbeitung Ihres Anliegens verarbeitet.