Vergleich und Evaluation von 9-Degrees-of-Freedom-Sensoren für den INGA SensorknotenComparison and evaluation of 9-Degrees-of-Freedom-Sensors for INGA Sensor node

Einleitung

In drahtlosen Sensornetzen werden verschiedenste Daten mithilfe von Sensorknoten aufgenommen, verarbeitet, gespeichert und versendet. Die Sensorknoten bestehen dabei in der Regel aus einem Mikrocontroller, einem Funktransceiver mit Antenne, diversen Messaufnehmern, Datenspeicher und Energieversorgung.

Am Institut für Betriebssysteme und Rechnerverbund wurde mit INGA ein drahtloser Sensorknoten für mobile Anwendungen entwickelt, der vom Betriebssystem Contiki unterstützt wird und der für zahlreiche Einsatzgebiete geeignet ist.

Ziel der Bachelorarbeit ist es, verschiedene 9 Degrees of Freedom Sensoren an einen INGASensorknoten in Hard- und Software anzubinden, diese miteinander zu vergleichen und zu evaluieren. Zunächst muss hierfür eine Auswahl an sinnvollen Sensoren getroffen werden, bei der relevante Eigenschaften wie Stromverbrauch oder Preis berücksichtigt werden sollten. Dabei ist ebenfalls darauf zu achten, dass die Sensoren möglichst von verschiedenen Herstellern und aus unterschiedlichen Serien stammen.

Zusätzlich sollte auf die Funktionsweise der einzelnen Sensoren (Accelerometer, Gyroskop, Magnetometer) eingegangen werden. Für die Hardwareanbindung müssen sowohl die 9DOF-Sensoren als auch eine Schaltung zur Strommessung auf einer Platine integriert werden. Die Softwareimplementierung auf den Sensorknoten soll in Contiki erfolgen. Die aufgenommenen Messwerte der Sensoren sind mit bereits bestehendenMethoden auf einen PC zu übertragen und anschließend auf geeignete Weise abzuspeichern und grafisch darzustellen.

In einer abschließenden Evaluation sollen die 9DOF-Sensoren sowie die einzelnen, in den jeweiligen Sensor integrierten, Sensortypen miteinander verglichen werden. Es bietet sich weiterhin an, auch die bereits auf INGA integrierten Sensoren (Accelerometer und Gyroskop), als Referenzwert des bereits bestehenden Systems, mit in den Vergleich der Sensoren einzubeziehen. Dabei sollen sowohl die Abtastraten und Quantisierungsstufen berücksichtigt werden, als auch die speziellen sensorspezifischen Anforderungen (wie z.B. der Stromverbrauch), das Bitrauschen und die Korrelation der Sensoren. Ein Vergleich der gemessenen Werte mit den im Datenblatt angegebenen Werten ist ebenfalls sinnvoll.

Für die Evaluation ist ein geeigneter Testaufbau zu verwenden, der die Wiederholbarkeit der Versuchsbedingungen sicherstellt. Da ein solcher Versuchsaufbau aus einem vorherigen Projekt bereits besteht und seitdem sogar verbessert wurde, ist es möglich, diesen für die Evaluation dieser Arbeit zu nutzen.