Parallelisierte Messung von Phasengängen zur Lokalisation

Motivation

Das „InPhase“ Projekt ist ein System zur Ortung von mobilen Netzwerkknoten. Dabei werden Entfernungen zwischen zwei Funktransceivern mit Hilfe der gemessenen Phasenverschiebung auf verschiedenen Frequenzen ermittelt. Dazu wird ein Funkchip mit integrierter Phasenmesseinheit (z. B. AT86RF233 der Firma Atmel) benötigt.

Zur Ortung im Raum muss die Entfernung zu mindestens drei Referenzpunkten ermittelt werden. Dabei ist es notwendig die Position der stationären Netzwerkknoten, im weiten Verlauf als Anker bezeichnet, als Referenzpunkte vorher zu ermitteln. Zur Messung der Pha senverschiebung sendet je ein Netzwerkknoten auf einer definierten Frequenz. Der jeweils andere Knoten vergleicht das empfangene Signal mit einem selbst erzeugten Referenzsignal der gleichen Frequenz und misst die Phasenverschiebung. Direkt danach werden die Rollen vertauscht. Auf diese Weise kann in der folgenden Berechnung ausgeglichen werden, dass die beiden Referenzsignale auf den verschiedenen Knoten nicht synchron sind. Da zumindest der mobile Knoten, der ab jetzt Tag genannt wird, mit einem Energiespeicher betrieben wird ist es immer sinnvoll diese begrenzte Energie möglichst sparsam zu verwenden. Zu diesem Zweck und zur zeitlichen Optimierung soll daher im Zuge dieser Masterarbeit die Entfernungsmessung zu verschiedenen Ankern überlagert werden. Dabei werden die ausgesendeten Funksignale nicht zu jedem Anker separat sondern nur einmal für alle gesendet (Multicast).

Aufgabenstellung

In der hier beschriebenen Masterarbeit soll ermöglicht werden, dass die zur Ortung nötige Phasenverschiebung von verschiedenen Sensorknoten gleichzeitig durchgeführt wird. Dadurch soll sowohl Zeit als auch Energie gespart werden. Zur möglichst genauen Entfernungsberechnung wird die Phasenverschiebung mit Continious Wave (CW) Signalen zwischen 2,4 GHz und 2,5 GHz in 500 kHz Schritten gemessen. Diese Frequenzen liegen im sogenannten ISM-Band (Industrial, Scientific and Medical) und sind für jeden kostenfrei benutzbar. Bisher werden diese Messungen immer zwischen zwei Netzwerkknoten durchgeführt. Zur Ortung ist aber eine Entfernungsmessung zu mindesten drei Koten nötig. Bisher wird hierbei mehrfach das gleiche CW-Sinussignal vom Tag ausgesendet und je von einem anderen Anker mit bekannter Position zur Phasenmessung verwendet. Wenn die Anker aber zeitlich koordiniert werden, könnten sie zeitgleich auf demselben Signal messen. Dabei muss streng darauf geachtet werden, dass festgelegte Timings eingehalten werden. Nach wie vor sei zwischen Beginn der ersten und nach der letzten Phasenmessung keine Kommunikationsmöglichkeit zwischen den Sensorknoten möglich.

Evaluation

Durch die Überlagerung der verschiedenen Messungen soll vor allem Zeit eingespart und dadurch die Blockierung des Tags verkürzt werden. Durch die Veränderung des zeitlichen Ablaufs könnte aber auch das Ergebnis beeinflusst werden. Dies soll durch einen Vorher- Nachher-Vergleich untersucht und bewertet werden.

Links

• Hinweise zur Durchführung von studentischen Arbeiten am IBR