InPhase - Positionsbestimmung von Sensorknoten durch PhasenmessungInPhase

Einleitung

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.

Aufgabenstellung

In dieser Arbeit soll ein Verfahren implementiert und getestet werden, das keine zusätzliche Hardware neben einem neuen Funk-Transceiver benötigt und die Entfernung von Sensorknoten im Netzwerk auch in Innenräumen erfassen kann. Durch Hinzufügen von Knoten mit bekannter Position kann so mittels Trilateration die absolute Position bestimmt werden.

Es soll der IEEE 802.15.4 Funk-Transceiver AT86RF233 verwendet werden. Dieser Chip der Firma Atmel ist durch eine integrierte Funktionseinheit in der Lage, die Phase des empfangenen Funksignals zu messen. Durch diese zusätzliche Information ist es theoretisch möglich, den Abstand zum Sender zu bestimmen. Die Durchführung einer solchen Phasenmessung soll implementiert werden, sodass die Entfernung zwischen zwei Funk-Transceivern errechnet werden kann. Weiterhin sollen Untersuchungen zur Qualität derMessung unter verschiedenen Umgebungsbedingen durchgeführt werden.

Damit die Positionsbestimmung für spätere Anwendungen verwendet werden kann, sollen das Netzwerkprotokoll und die Messung im Radio-Treiber des Betriebssystems Contiki von Dunkels et al. implementiert werden. Als Plattform soll der vorhandene „I.N.B.E.D.“-Sensorknoten zum Einsatz kommen. Weiterhin soll eine PC-Software entwickelt werden, die das Sensornetz anweist Phasenmessungen durchzuführen, dann die erhaltenenMessdaten auswertet und schließlich per Trilateration die Position von Sensorknoten im aufgespannten Raum bestimmt. Diese Software soll zusätzlich verwendet werden, um geeignete Metriken für die Qualität der Abstandsmessung zu finden.

Die zu implementierende Positionsbestimmung soll im V-Charge-Projekt zur Bestimmung der Position von Fahrzeugen in Parkhäusern verwendet werden. Dazu werden die Fahrzeuge mit Sensorknoten ausgestattet, die über im Parkhaus installierte Referenzknoten geortet werden sollen.