Fortschrittliche Indoor-Positionierungssysteme: Präzises Tracking in Gebäuden

Was sind Ortungssysteme und wofür dienen sie?

Wissen darüber, wo sich jemand oder etwas befindet, ist in vielen Bereichen essenziell – z. B. bei Militär oder Rettungsdiensten.
In Außenbereichen ist GPS die quasi universelle Lösung für „präzise“ und schnelle Ortung weltweit. Weit verbreitet bei Navigationssystemen, Flottenmanagement, Notruf-Ortung.

Für Indoor-Ortung versagt GPS durch Signalabschwächung. Genauigkeit und Reichweite hängen von den genutzten Signalen und damit der zugrundeliegenden Technologie ab. Im Folgenden stellen wir die Optionen für die Innenraumortung vor.

Wie funktioniert Indoor-Ortung?

In den letzten Jahren wurde massiv in Lösungen investiert, um Indoor-Ortung so leistungsfähig zu machen wie Outdoor-Ortung – unter Berücksichtigung der Limitationen: keine vorliegenden Karten, geforderte Präzision weit höher (GPS: ~10 m). Dies führte zu zahlreichen Technologien für Indoor-Anwendungen: UWB, ZigBee, WiFi, Bluetooth.

Ortung erfolgt grundsätzlich in zwei Phasen:

• Distanzschätzung: Basiert auf Messung verschiedener Parameter (Winkel, Pegel, Laufzeit) der zwischen Referenzknoten (Beacons) und dem zu ortenden Element ausgetauschten Signale.
• Positionsberechnung: Mittels Algorithmen – von geometrischen Berechnungen bis zu solchen, die Trajektorie und Vorposition berücksichtigen.

Die gängigsten Positionsberechnungsverfahren in drahtlosen Systemen:

• Trilateration: Position über Distanzmessung zu mehreren Referenzpositionen (Beacons). Mindestens drei nicht-kollineare Beacons für 2D.
• Triangulation: Ähnlich, aber winkelfundiert. Zwei Winkel + Distanz zwischen zwei Punkten genügen für 2D.
• Multilateration: Wie Triangulation, nutzt aber Laufzeitunterschiede der Signale zur Distanzberechnung.
• Szenenanalyse: Analyse der Szene von einem festen Punkt aus – per Kamera oder anderem Sensor – zur Erkennung von Veränderungen. Beispiel: Unser Projekt zur Elementlokalisierung per Vision-Kamera.
• Proximity: Erfasst, wann sich Objekt/Person in der Nähe einer bekannten Position befindet – über Druck-, Berührungs-, Kapazitätssensoren, Tags oder Logins.

Ortungsgeräte und -technologien

Verschiedene Geräte und Technologien kommen zum Einsatz – die wichtigsten:

Beacons / BLE (Bluetooth Low Energy)

Ein Beacon ist ein Niedrigenergie-Gerät, das ein Bluetooth-Low-Energy-Signal (BLE) an umliegende Mobilgeräte sendet – ohne vorherige Synchronisation. Es übermittelt eine universell eindeutige ID, die eine App auslesen kann, um Aktionen auszulösen – z. B. Ortsbestimmung.

Fehler < 1 m, Reichweite bis 90 m, Latenz konfigurierbar.

Längst etabliert in diversen Anwendungen: Fabriken (Asset-Tracking), Einzelhandel (Standorterkennung für personalisierte Angebote via Smartphone-Kommunikation), Museen (Werkortung, Führungen).

RFID

RFID umfasst Technologien zum ferngesteuerten Lesen von Labels/Tags per Reader – bei Annäherung findet Datenaustausch statt.

Tags können passiv sein (batterielos, Energie aus Reader-Feld) oder aktiv (eigene Batterie). Reichweite: passiv < 1 m, aktiv 10–100 m. NFC (heute allgegenwärtig) ist RFID-Teilmenge mit bewusst begrenzter Reichweite (wenige cm) für mehr Sicherheit.

Weitere Technologien: LiFi, WiFi

WiFi und LiFi werden für Indoor-Ortung erforscht – niedrigenergetische Systeme mit guten Ergebnissen. Parallel Fortschritte bei akustischen Beacons (unhörbare Frequenzen) und Nutzung aller Smartphone-Sensoren zur Präzisionssteigerung.

Anwendungen von Beacons/Sensoren in der Indoor-Ortung

Zahlreiche Anwendungen in Industrie und anderen Sektoren:

• Asset-, Werkzeug- und Geräteortung: Jederzeit wissen, wo sich wichtige Assets befinden.
• Produktortung: Produktverfolgung in der Fabrik für lückenlose Traceability.
• Personensicherheit: Beacon im Gefahrenbereich warnt Armband/Handy des herannahenden Mitarbeiters.
• Retail & Marketing: Kundenflussanalyse – welche Artikel/Bereiche interessieren am meisten.

Wollen Sie Indoor-Ortung in Ihren Projekten einsetzen? Kontaktieren Sie uns!

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