TU BRAUNSCHWEIG
| Carl-Friedrich-Gauß-Fakultät | Department Informatik
Informatikzentrum
InPhase
InPhase Sensor Node

InPhase Sensorknoten

InPhase: Phasenbasierte Entfernungsmessung und Lokalisation

Die Position von Personen oder Gegenständen im Raum ist eine grundlegende Eingabeinformation für verschiedene Anwendungen. In drahtlosen Sensornetzen kann die Position einzelner Knoten eine wichtige Eingabeinformation für Anwendungen wie ortsbasiertes Routing oder Positionsbestimmung von Fahrzeugen sein. Die Positionsbestimmung von Sensorknoten basiert üblicherweise auf der Messung des Received Signal Strength Indication (RSSI) oder Laufzeit- bzw. Winkelmessungen. Dazu wird meist zusätzliche Hardware benötigt.

InPhase benötigt keine zusätzliche Hardware neben einem Funk-Transceiver mit Phasen-Messeinheit. Das System kann die Entfernung zwischen zwei Sensorknoten im Netzwerk bestimmen. Durch Hinzufügen von Knoten mit bekannter Position kann die absolute Position eines Sensorknotens bestimmt werden.

Aktuell wird der IEEE 802.15.4 Funk-Transceiver AT86RF233 verwendet. Dieser Chip der Firma Atmel (Microchip) ist durch die integrierte Phasen-Messeinheit in der Lage, die Phase des empfangenen Funksignals zu messen. Durch diese zusätzliche Information ist es möglich, den Abstand zum Sender zu bestimmen. InPhase implementiert die Durchführung einer solchen Phasenmessung, sodass die Entfernung zwischen zwei Funk-Transceivern errechnet werden kann. Weiterhin wurden Untersuchungen zur Qualität der Messung unter verschiedenen Umgebungsbedingen durchgeführt.

Measured Phase Data

Gemessene Phasendaten

Damit die Positionsbestimmung für spätere Anwendungen verwendet werden kann, sind das Netzwerkprotokoll und die Messung auf Basis des Betriebssystems Contiki von Dunkels et al. implementiert. Als Plattform kommen Varianten des INGA-Sensorknotens zum Einsatz. Weiterhin wurde eine PC-Software entwickelt, die das Sensornetz anweist Phasenmessungen durchzuführen, dann die erhaltenen Messdaten auswertet und schließlich per Partikelfilter die Position von Sensorknoten im aufgespannten Raum bestimmt. Diese Software verwendet weitere Metriken, um die Qualität der Abstandsmessung zu bestimmen und Fehlmessungen von der Positionsbestimmung auszuschließen.

Localization via Particle Filter

Lokalisation via Partikelfilter

Posters

Poster NLOS-aware Localization Based on Phase Shift MeasurementsA Test Environment for Phase-Based Ranging and LocalizationInPhase: No-Cost Phase-Based Ranging and Localization

Veröffentlichungen

Projektmitglieder am IBR

NameEMailTelefonRaum
Yannic Schröderschroeder[[at]]ibr.cs.tu-bs.de+49 531 3913249134
Prof. Dr.-Ing. Lars Wolfwolf[[at]]ibr.cs.tu-bs.de+49 531 3913288138

Studentische Arbeiten

TitelArtBetreuerStatus
InPhase - Positionsbestimmung von Sensorknoten durch PhasenmessungMasterarbeitDr. Felix Büsching, Stephan Rottmann, Georg von Zengenabgeschlossen
Einfluss der Antennen, ihrer Ausrichtung und von Reflexionen auf die Genauigkeit des InPhase-SystemsBachelorarbeitYannic Schröderabgeschlossen
Analyse und Verbesserung des InPhase-SystemsBachelorarbeit, Masterarbeit, ProjektarbeitYannic Schröderabgeschlossen
Parallelisierte Messung von Phasengängen zur LokalisationMasterarbeitYannic Schröderabgeschlossen
Analyse von phasenbasierten Entfernungsmessungen bei Nicht-Sichtverbindungen und MehrwegeausbreitungMasterarbeitYannic Schröderabgeschlossen
Implementation and evaluation of a particle filter for the InPhase systemMasterarbeitYannic Schröder, Dr. Felix Büschingabgeschlossen
Analyse des InPhase-Systems zur Verbesserung von Präzision und GenauigkeitMasterarbeitYannic Schröderabgeschlossen
Modularization and Generalization of the InPhase-System for Different PlatformsMasterarbeitYannic Schröderabgeschlossen
Implementierung von Software- und Systemtests für das InPhase-SystemProjektarbeitYannic Schröderabgeschlossen
Statistical approach for the InPhase positioning systemBachelorarbeitYannic Schröder, Georg von Zengen, Stephan Rottmannabgeschlossen

Bei Interesse an einer Bachelor-, Master- oder Projektarbeit im Bereich dieses Projekts bitte einfach Yannic Schröder kontakieren.


aktualisiert am 06.03.2019, 10:49 (dynamischer Inhalt) von Yannic Schröder
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