MOIN (Minimale Ortungsinfrastruktur)

Laufzeit: 01.09.2018 - 31.12.2020
Leitung: Prof. Dr.-Ing Horst Hellbrück
Mitarbeiter: Sven Ole Schmidt

Hintergrund

Ein Produzent lagert seine Halbfertig- und Vorprodukte in einer Halle mit zahlreichen engen Regalgängen zwischen. Innerhalb der Produktionshalle befinden sich außerdem komplett abgeschlossene Räume (Schleif-, Schweiß- und Lackierkabinen). Aus den Halbfertig- und Vorprodukten wird in mehreren Arbeitsgängen das Endprodukt gefertigt. Neben dem Wiederauffinden der Halbfertig- und Vorprodukte soll der gesamte Produktionsprozess automatisch überwacht werden, um z.B. Pufferzeiten zu ermitteln. Um eine automatisches Tracking des Produktionsprozesses durchführen zu können, muss die Position der Halbfertig- und Vorprodukte sowie des Produktionsauftrags jederzeit abrufbar sein.
Mit herkömmlichen Verfahren, wie Barcode oder passiv RFID, ist eine lückenlose Verfolgung nur eingeschränkt möglich. Darüber hinaus verursachen diese Verfahren einen erheblichen manuellen Mehraufwand (permanentes gleichzeitiges Scannen von Objekt und Position) und bergen ein hohes Fehlerpotential durch das Vergessen eines Scans. Das Objekt kann in diesem Fall nicht mehr lokalisiert werden.
Bestehende Ortungssysteme auf Basis von Funklaufzeitmessung benötigen eine Vielzahl an Referenzpunkten. Durch die beschriebene Hallentopologie müsste in diesem Fall in jedem einzelnen Regalgang die entsprechende Infrastruktur zur Funkortung aufgebaut werden. Eine Ortung innerhalb der abgeschlossenen Räume wäre durch Abschirmungen nur eingeschränkt oder gar nicht möglich.

Ziel

Ergebnis dieses Projektes ist die Neuentwicklung eines Ortungssystems. Im Gegensatz zu etablierten Ortungssystemen, wird die dabei notwendige Infrastruktur (Referenzpunkte, Server und Verarbeitungshardware) auf ein Minimum reduziert. Zum Entwurf und Ausbringung des Ortungssystems wird ein Simulations- und Planungswerkzeug entwickelt.

Das Teilprojekt Modellierung und Algorithmen (Modal) der Technischen Hochschule Lübeck erarbeitet Lösungen für den algorithmischen Teil des Ortungssystems.

Projektpartner

 

Solcon

Gefördert durch:                    

Förderkennzeichen: ZF4186108BZ8

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Veröffentlichungen


Konferenz Beiträge
[2019] On the Effective Length of Channel Impulse Responses in UWB Single Anchor Localization (Sven Ole Schmidt, Marco Cimdins, Horst Hellbrück), In International Conference on Localization and GNSS, 2019. [bib] [abstract]
Recently, single anchor localization evolves as a new research topic that exploits multipath propagation for calculation of tag positions. With a combination of movement information and particle filters, they provide a precision that is similar to multi-anchor systems. However, a systematic approach to the design and implementation of such systems is not yet available. The combination of theory and mathematical modeling for channel impulse responses is still an open research question that we address in this paper. Therefore, we propose a new representation of a channel impulse response targeted for single anchor localization systems. Based on this representation, we model the relationship between tag positions and channel impulse responses and evaluate the statistic properties of channel impulse responses in this application. In this paper, we introduce a new metric for the assessment of anchor positions, the effective length of CIRs. By the shortest effective length of a set of CIRs, we identify the best anchor position, since it indicates the position where requirements for the measurement of the channel impulse response are lowest.
Sonstige Veröffentlichungen
[2019] Improvements to UWB Channel Impulse Response Measurements for Indoor Localization (B. Mattthews, M. Cimdins, H. Hellbrück), (T. M. Buzug et. al., ed.), 2019. [bib] [abstract]
This paper proposes two methods to improve the accuracy of UWB channel impulse response (CIR) measurements. Improving the accuracy of UWB CIR measurements results in an improvement of the overall accuracy of an indoor localization system. Two methods are analyzed, both with the idea of combining a series of CIR measurements to yield higher accuracy than a single measurement. We evaluated both methods by gathering data at different positions within a room. These methods reduced the error by an average of 7% and 4% respectively. The results indicate that utilizing these techniques will improve the accuracy of localization.
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