Präzise Lokalisierung für Industrie

Präzise Lokalisierung für Industrie

Auf einen Blick

© Fraunhofer IIS/Kurt Fuchs
Test- und Anwendungszentrum L.I.N.K.

Die vom Fraunhofer IIS entwickelte präzise Lokalisierung für Industrie bietet die Möglichkeit zur schnellen Evaluierung von Lokalisierungs-, Kommunikations- und Identifikationstechnologien. Mit Hilfe von mehreren integrierten Chipsätzen ist es möglich, die für Ihre Anwendung passende Technologie zu ermitteln und zu testen. Das Fraunhofer IIS berät Sie bei der Einführung von Technologien in Ihrem Unternehmen. Wir stellen Ihnen außerdem eine maßgeschneiderte »all-in-one«-Ortungslösung bereit oder entwickeln eine auf Ihre Anwendung angepasste Lösung.

Die präzise Lokalisierung für Industrie kann maßgeschneidert an Ihre Anforderung eingesetzt werden. Je nach Anforderungen können Lokalisierungs-, Kommunikations- und Identifikationstechnologien evaluiert werden. So kann eine auf Ihre Arealgröße, gewünschte Genauigkeit, Updaterate oder Batterielaufzeit abgestimmte Technologie ausgewählt werden. Bei der Evaluation werden zusätzliche Anforderungen wie Größe, Preis, Zeithorizont und Randbedingungen beachtet.

 

Angebot

Beratung

 

Das Fraunhofer IIS verfügt über umfassendes technisches und betriebswirtschaftliches Know-how, Sie bei der Einführung von Lokalisierungstechnologien zu unterstützen. Wir haben Zugang zu hochmodernen Messtechniken und -methoden, zu Fördertechnologie, sowie zu einem kompletten Testzentrum für die Simulation realer Einsatzszenarien.

Evaluierung und Test

Wir testen und evaluieren für Sie mögliche technische Lösungen, um Technologien realitätsnah auf ihre Eignung zu überprüfen. Dafür bieten wir Ihnen mit unserer L.I.N.K.-Halle eine Testumgebung, in welcher einzelne Szenarien anwendungsnah und ausführlich getestet werden können. In den Prozess werden individuelle Faktoren, wie die Arealgröße, die Senderbeschaffenheit, die Updaterate oder die Batterielaufzeit einbezogen.

Kundenspezifische Entwicklung

Das Fraunhofer IIS bietet Ihnen alle Kompetenzen, die für eine vollständige kundenspezifische Systemlösung im Bereich Lokalisierung, Kommunikation, Identifikation und Navigation nötig sind. Angepasst an Ihren Geschäftsfall erfolgt die Forschung und Entwicklung neuer Lösungen oder eine Anpassung von bestehenden Produkten. Basis für die Integration des Produkts ist ein individueller Lizenzvertrag, der sich an Ihrem Geschäftsmodell orientiert.

Technologien und Kompetenzen

RTT (Round Trip Time)
Uplink TDoA
Downlink TDoA

Zur Lokalisierung wird die UWB (Ultra Wide Band)-Funktechnologie angewandt. Diese basiert auf zeitlich kurzen Impulsen, sodass eine sehr hohe Zeitauflösung erreicht wird. Damit ist eine hohe Robustheit gegenüber Effekten der Mehrwegeausbreitung gegeben und die Genauigkeit der gemessenen Positionen ist sehr gut. Mit seiner großen Funkfrequenz-Bandbreite bei gleichzeitigen niedrigen Leistungspegeln der Signale ist eine ungestörte Nutzung des Spektrums in Koexistenz mit anderen Funksystemen möglich. Die trägerlose Übertragung vereinfacht das Hardware-Design von UWB-Systemen.

 

Dabei werden unterschiedliche Messprinzipien angewandt:

RTT (Round Trip Time):

Diese Methode berechnet den Standort durch die Zeitspanne, in der das Signal vom Sender zum Empfänger und wieder zurückgesendet wird. Diese Methode ist einfach und ermöglicht eine hohe Genauigkeit.

 

Uplink TDoA (Time Difference of Arrival):

Eine höhere Anzahl an Teilnehmern als bei RTT ist mittels TDoA möglich. In dieser Methode wird die Triangulation zur Lokalisierung genutzt. Das zu lokalisierende Objekt agiert hier als Sender zu den vorinstallierten Basisstationen, welche zuvor synchronisiert werden. Im Vergleich zu Downlink TDoA ist  die Anzahl an zu lokalisierenden Objekten durch eine hohe Auslastung des Funkkanals begrenzt.

 

Downlink TDoA (Time Difference of Arrival):

Im Unterschied zu uplink TDoA senden hier die Basisstationen zu den Objekten, welche lokalisiert werden sollen. Der Funkkanal wird dabei effizient ausgenutzt, da nur wenige Basisstationen ein Signal senden. Dadurch ist eine Ortung beliebig vieler Objekte mit einer Genauigkeit von wenigen Zentimetern im Mittel möglich.

Roundview

Das Roundviewsystem scannt den Winkel des Signals und dessen Entfernung. Durch die Roundview wird ein mit einem Tag ausgestattetes Objekt an einer beliebigen Stelle im Raum durch das Fahrzeug erkannt. Mehrere auf dem Fahrzeug angebrachte Antennenstränge scannen die Umgebung. Sie erkennen das Tag sowie dessen Entfernung und Richtung vom Fahrzeug an einer beliebigen Stelle, wodurch das Fahrzeug dem Tag folgen kann.

Adhoc ist ein selbst-einmessendes UWB-Lokalisierungssystems. Anker müssen somit nicht mehr aufwendig eingemessen werden, sondern bestimmen selbst ihre Position. Das ermöglicht den Einsatz von mobilen Ankern. Die Nachrichten werden an Knoten verschickt, die nicht in Reichweite sind. Dabei werden die Knoten einfach konfiguriert. Die Implementierung des Kommunikationskonzeptes erfolgt auf der Wismit Plattform. Das System ist somit schnell aufgebaut und benötigt keiner aufwendigen Infrastruktur. Damit eignet es sich vor allem für dynamische Anwendungsbereiche, wie Baustellen.

Die Wismit-Plattform ist eine Hardware, die zur Evaluierung von Lokalisierungs-, Kommunikations- und Identifikationstechnologien verwendet wird. Sie kann auch als Basis für kundenspezifische Entwicklungen in verschiedenen Bereichen dienen. Diese Plattform ermöglicht den zeitgleichen Einsatz von verschiedenen Ortungstechnologien.

Sie besteht aus verschiedenen Kommunikationsbausteinen, wie Lokalisierungs- und Kommunikationschipsätze mit verschiedenen Frequenzbereichen (868 MHz, 2,4 GHz, 3,25- 4,75 GHz oder 4-6,5GHz), hat verschiedene Sensoren (wie Beschleunigungssensor oder Gyroskop), Mikrocontroller, sowie RFID oder NFC integriert. Die „all-in-One“- Plattform in Scheckkartengröße verfügt über eine Schnittstelle zum Raspberry Pi ab Version 4.4 und über einen induktiv ladenden Akku (Qi-Standard).

Vorteile

  • System zur Vergleichsmessung und Evaluierung
    • Evaluierung verschiedener Chipsätze in speziellen Anwendungsszenarien
    • Technologieberatung
    • Basis zur Systemplanung und Sensorfusion
  • Kleinserien
  • „all-in-one“- Ortungslösung
  • Schnelle Anpassung auf kundenspezifische Anwendungsszenarien

Technische Vorzüge

  • Verschiedene Ortungstechnologien auf einer Plattform
  • Genauigkeit von ca. 10 cm
  • TAG ist kabellos aufladbar (QI-Standard)
  • Spannungsversorgung der Anker über PoE
  • Führende Ortungstechnologien auf einer Plattform

Anwendungen und Projekte

Die lückenlose Positionsbestimmung von Objekten und Personen ermöglicht maximale Transparenz für Ihre Prozesse. Daraus ergeben sich Nutzungspotentiale in den verschiedensten Branchen.  

Funkbasierte Lokalisierungssysteme gelten als Schlüsselkomponente von modernen Logistiksystemen. Sie bilden die Grundlage für die automatisierte, zeit-, orts- und szenenbezogene Prozessüberwachung. Die Nachfrage nach zuverlässiger, hochauflösender, sowie echtzeitfähiger Objektortung und Objektidentifikation innerhalb und außerhalb von Gebäuden wächst beständig.

Die Sendeempfänger-Plattform Wismit ist vielseitig einsetzbar, die Modulbauweise erlaubt die Anpassung an die unterschiedlichsten Anforderungen. Zahlreiche Fraunhofer Projekte nutzen bereits Wismits, um eine Lokalisierung zu realisieren.

 

Anwendungsbereiche:

  • Logistik: z.B. Kommissionierbereich
  • Industrie 4.0: z.B. Produktionssteuerung
  • Internet of Things: z.B. Behältermanagement
  • Sport: z.B. Fußball
 

LocOn

Automatische Zutrittskontrollen am Flughafen.

 

 

FlexLoc

Flexible Lokalisierungslösung für automatisierte Produktions- und Logistikprozesse.

 

Ko-Tag

Das Verbundprojekt Ko-TAG erforscht kooperative Sensortechnologie zum Schutz von verletzlichen Verkehrsteilnehmern auf Basis von Funk.

 

Orat

Funkbasierte Ortungsarchitektur, die auch in einer schwierigen Produktionsumgebung zuverlässig funktioniert.

 

RedFIR®

RedFIR® steht für eine innovative funkbasierte Ortungstechnologie, die Personen und Objekte in Echtzeit mit hoher Genauigkeit lokalisiert.

 

SECAIR

Kombination von Funklokalisierung und Videotechnologien für die Beobachtung von Fahrzeugen, Objekten oder Personen zur Erhöhung der Flughafensicherheit.

EasyPilot

Effizientes Kommissionieren mit easyPILOT Follow von JUNGHEINRICH: Durch die vom Fraunhofer IIS entwickelte präzise Lokalisieren folgt das Kommissionierfahrzeug den Menschen automatisch und erleichtert die Arbeitsabläufe beim Be- und Entladen.