Prazise Positions- und Orientierungsbestimmung innerhalb von Gebauden mit UWB

摘要

Zeitgleich mit dem Aufkommen modemer internetbasierter Informationssysteme wurden in den letzten Jahren zahlreiche computergestutzte Systeme fur das Gebaudemanagement entwickelt. Viele dieser Systeme konnen durch die (prazise) Positionsbestimmung von Personen und/oder Objekten innerhalb eines Bauwerks (Indoor-Positioning) profitieren und deutlich aufgewertet werden. Beispielhaft seien die folgenden Anwendungen genannt: Information und Navigation (z. B. Fussgangernavigation); Logistik und Disposition (z. B. fahrerlose Transportsysteme); Warnings- und Inspektionsarbeiten; Sicherheits- und Katastrophenmanagement; Intelligentes Haus (z. B. Ambient Living Systems). Obwohl das Thema "Indoor-Positioning" erst seit wenigen Jahren in den Fokus des allgemeinen Interesses geruckt ist, wurden bereits verschiedene Moglichkeiten zur Ortung innerhalb von Gebauden untersucht und basierend darauf Prototypen entwickelt. Haufig werden dabei elektromagnetische Wellen oder Schallwellen (WLAN, Bluetooth, RFID, Infrarot, sichtbares Licht, Ultraschall) als Basistechnologie von aktiven Ortungssystemen eingesetzt. Viele dieser Systeme beruhen jedoch aufgrund der eingesetzten Technologien (z. B. WLAN, Bluetooth, IR) auf approximativen Methoden zur Positionsbestimmung (z. B. Annaherungsprinzip oder Szenenanalyse), die oft auf einer Abschatzung oder auf Annahmen basieren und damit keine zuverlassige sowie genaue Ortung mit der Angabe von Qualitatsinformationen (z. B. Standardabweichung) erlauben. Einige der o.g. Anwendungen benotigen jedoch eine prazise Positionsinformation (<10 cm) sowie die Kenntnis uber die Gute der Angabe. Dies kann in der Regel nur durch Anwendung exakter Methoden gelingen, die auf der Messung geometrischer Grossen (Strecken und/oder Winkel) sowie einer anschliessenden Positionsschatzung beruhen. Eine Basistechnologie zur Entwicklung praziser Indoor-Positionierungssysteme konnte dabei Ultra Wide Band (UWB) sein. Im Folgenden wird ein auf UWB basierendes Positionierungssystem (UWB Indoor Local Positioning System, UWB ILPS) vorgestellt, welches am Geodatischen Institut der TU Darmstadt entwickelt wurde und neben einer prazisen 3D-Positionierung auch die Bestimmung der Orientierung einer Kamera (Digitalkamera, Webcam) ermoglicht.