Nutzung der ANT-Technologie mit INGA

Einleitung

Der drahtlose Sensorknoten INGA ist im Rahmen einer Projektarbeit am Institut für Betriebssysteme und Rechnerverbund entstanden und wird im Rahmen von mehreren studentischen Arbeiten und Praktika weiterentwickelt und erweitert. Als bisher einziges Funkinterface wird ein Radiotransceiver nach IEEE802.15.4-Standard unterstützt.

Das auf INGA verbaute Sensor-Set eignet sich besonders zur Mobilitäts- bzw. Aktivitätsüberwachung von Menschen, die INGA am Körper tragen: Accelerometer und Gyroskop erlauben die Detektion von 6 Freiheitsgraden; der Luftdrucksensor kann zu einer sensiblen Erkennung von Höhenunterschieden verwendet werden. Bisher werden allerdings keine Vitalparameter wie z.B. Puls oder Blutdruckdaten erfasst.

Im Sportbereich hat sich ANT(+) zu einem herstellergetriebenen "Pseudo-Standard" für die Kopplung von Pulsgurten, Uhren und neuerdings auch Smartphones entwickelt, was zu einer relative günstigen Verfügbarkeit solcher Vital-Sensoren führt.

Aufgabenstellung

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit soll für INGA eine Anbindungsmöglichkeit von ANT(+)-fähigen Vitalparameter-Sensoren aus dem Sportbereich geschaffen werden; dazu ist zunächst ein ANT-fähiges Hardwaremodul (mit integrierter Antenne) auszuwählen. Im konkreten Fall soll mindestens ein auszuwählender Vitalparameter-Sensor über diese Schnittstelle an INGA möglichst flexibel angebunden werden. Die Aufgenommenen Daten sollen sowohl auf INGA gespeichert werden können als auch direkt an einen per IEEE 802.15.4 angebundenen PC gesendet und dort dargestellt werden können.

Am Anfang der Arbeit sollte zunächst eine genaue Betrachtung des Protokolls inklusive aller benötigten Mechanismen zu Kanalauswahl, Pairing, etc. stehen. Hierbei sind auch die theoretischen Möglichkeiten und Grenzen aufzuzeigen.

Im Anschluss daran ist ein Konzept zu erarbeiten und umzusetzen, wie auf einfache und übersichtliche Art und Weise verschiedene ANT-Sensoren mit INGA zu koppeln sind; das kann z.B. durch eine Benutzeroberfläche auf INGA geschehen.

Die Implementierung der Software auf INGA soll für Contiki erfolgen und am Ende der Arbeit in das INGA-Contiki-GIT-Repository eingepflegt werden, wobei auf eine möglichst generische Umsetzung zu achten ist und die Lösung für andere/zukünftige Sensoren einfach zu erweitern sein soll.

Im Rahmen der Spezifikationen sind mögliche Parameter im Hinblick auf Genauigkeit/Sensitivität und Energieeffizienz zu variieren und evaluieren. Außerdem sollen unter den gleichen Gesichtspunkten auch die erreichbaren Datenraten bei den Funkübertragungen (Sensor -> ANT -> INGA -> IEEE 802.15.4 -> PC) evaluiert werden.

Links

• This is ANT, the Wireless Sensor Network Solution
• Panasonic PAN1327/1317
• CC2567 Bluetooth + ANT for MSP430