Indoor-Ortung.de

Technik, Funktionen und Sinn

  • Location based services

    Die mobile Datenverarbeitung ist von einer Nischentechnologie zu einem globalen Business angewachsen. Dicht bevölkerte Gebiete sind nahezu komplett mit drahtlosen Netzwerken abgedeckt. Gleichzeitig werden mobile Endgeräte preiswerter und leistungsfähiger. Die integrierten Funktionalitäten nehmen mit jeder neuen Gerätegeneration zu. Allerdings beschränken sich diese Dienste meist nur auf die Kommunikation und die Funktionen innerhalb der Geräte. Ortsbezogene […]

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  • Kosten, Anwendungsanforderungen und Sicherheit

    Kosten Die anfallenden Kosten für die Anschaffung eines indoor–Ortungssystems beruhen hauptsächlich in der Aufwendung für die Infrastruktur, zusätzliche Bandbreite, Fehlertoleranz und Ausfallsicherheit und die Art der eingesetzten Technologie. Zusätzlich müssen die Installation und die Überprüfung des Systems während der Einrichtung mit in die Kostenrechnung einfließen. Sofern das neue indoor–Ortungssystem ein bestehendes Kommunikationssystem wieder verwenden kann, […]

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  • Indoor Ortung

    Indoor–Ortungsverfahren befinden sich auf einem „aufsteigenden Ast“. Allerdings fehlt es häufig an theoretischen und analytischen Grundlagen für eine Umsetzung einer Indoor-Ortung. Ein grundlegender Rahmen für den Systemaufbau und die Funktionen ist somit zwingend notwendig für den Erfolg und die Implementierung eines indoor–Ortungssystems. Es werden vier Bereiche betrachtet, die eine große Herausforderung und damit grundlegende Anforderung […]

    Indoor Ortung

Indoor–Ortungsverfahren können klassifiziert werden anhand ihrer Übertragungstechnologien, Methoden oder Eigenschaften. Die Übertragungstechnologien sind zurückzuführen auf die Art der Signale, die von den Sensoren aufgenommen werden. Basierend auf den eingesetzten Übertragungstechnologien wird das Ortungssystem häufig charakterisiert und beschränkt. Die Übertragungsverzögerung, Beugung, Reflexion und Streuung sind grundlegende Eigenschaften, welche alle Signaltypen betreffen. Die effektive Reichweite, verfügbare Bandbreite, Regulierungsbeschränkungen, Beeinflussbarkeit, Stromverbrauch, Sicherheit und Kosten sind alles Faktoren, die mehr oder minder die Übertragungstechnologien kennzeichnen. Die drahtlosen Technologien, welche hauptsächlich genutzt werden für indoor–Ortungssysteme sind Infrarot, RF und Ultraschall. Es sei bemerkt, dass es auch andere Technologien, wie Laser–Messungen, Bildanalyse oder Inertialsysteme gibt. Jedoch sind diese entweder noch nicht soweit entwickelt um für den Einsatz, als indoor–Ortungsverfahren verwendet zu werden oder grundlegend nicht geeignet. Im Folgenden sollen nun die drei wesentlichen Übertragungstechnologien beschrieben werden.

Infrarot

Infrarotwellen sind nicht sichtbare elektromagnetische Wellen mit einer Wellenlänge von 0,78 µm bis zu 1 mm. Sie befinden sich unterhalb des sichtbaren Lichtes im Frequenzbereich von 0,3–385 THz. Das Infrarot–Signal weist dieselben Eigenschaften, wie das sichtbare Licht auf. Es kann nicht durch Mauern oder Hindernisse und wird an festen oder glatten Oberflächen reflektiert. Daher ist es auch nur bedingt im indoor–Bereich nutzbar. Allerdings ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit sehr hoch, ungefähr 300.000km/s. Diese Technologie benötigt eine technisch ausgereiftere Infrastruktur, als Ultraschall. Die Indoor–Beleuchtung wirkt sich dabei nicht nur auf Interferenzen mit dem Signal aus, sondern auch auf die Genauigkeit die damit erzielt wird. Im Normalfall kann Infrarot eine Reichweite von einigen Metern erreichen. Die Infrarottechnik wird beispielsweise in der Thermografie, bei IR–Schnittstellen an Computern oder bei der Ortung angewendet (Active Badge).

Radio–frequency

Die RF befindet sich im Frequenzbereich von 30 KHz und ungefähr 900 MHz . Die Wellenlänge von RF beträgt von 100km bis zirka 30cm. Bei Frequenzen zwischen 900 MHz und 300 GHz spricht man von Mikrowellen. Die Wellenlänge von Mikrowellen beträgt von etwa 30 cm bis zu 1 mm. RF kann viele Materialien im indoor–Bereich durchdringen, daher besitzt diese Technologie hervorragende Eigenschaften um eine gute Reichweite im indoor–Bereich zu erlangen. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit ist sehr hoch, zirka 30.000 km/s. Es steht ein nicht lizensiertes Band zur freien Verfügung, das Industrial, Scientific and Medical Band (ISM–Band). RF kann allerdings gestört werden, durch Elektroanlagen, Motoren oder größere metallische Objekte. Die Ursache für diese Störungen sind die durch die Energie von elektrischen Geräten als Nebenprodukt erzeugten elektromagnetischen Schwingungen, die im gleichen Frequenzbereich liegen und vom Empfänger erhalten und sichtbar gemacht werden. RF hat allerdings die größte Reichweite im Vergleich zu Infrarot oder Ultraschall. Beispiele für den Einsatz von Mikrowellen, die verhältnismäßig nahe am Frequenzband der Radiowellen liegen, sind das Global System for Mobile communications –Netz (GSM-Netz) (900 MHz oder 1.800 MHz), WLAN (2,4 GHz) oder das Positionssystems Microsoft-Radar.

Ultraschall

Als Ultraschall bezeichnet man Frequenzen, die oberhalb des vom Menschen wahrgenommenen Bereiches liegen. Ultraschall arbeitet in einem sehr kleinen Frequenzband, typischerweise zwischen etwa 20 kHz und 1 GHz, verglichen mit den anderen Technologien besitzt es eine gute Genauigkeit für Positionsmessungen unter Verwendungen einer langsamen Übertragungsgeschwindigkeit von 343 m/s. Die Vorteile von Ultraschall sind, dass die Endgeräte sehr einfach gehalten werden können und sehr preiswert sind. Dennoch ist es nicht möglich mit Ultraschall Wände zu durchdringen, hinzukommt, dass viele Gegenstände die Signale reflektieren. Es besitzt eine kurze Reichweite von 3 – 10 Meter, im Gegenzug sind hohe Genauigkeiten bei Positionsmessungen im Zentimeterbereich möglich. Desweiteren beeinträchtigt die Umgebungstemperatur die Eigenschaften von Ultraschall. Anwendung findet diese Technologie in der Medizin und bei dem Ortungssystem Cricket.