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UWB als flexible und preiswerte Lösung: Ausgabe 10/2020, 25.06.2020

Lokalisation Indoor und Outdoor

Die UWB-Funktechnologie (Ultra Wide Band) ist für die Ortung von Personen oder Objekten in Räumen in den vergangenen Jahren sehr populär geworden. Dabei gibt es zwei typische Anwendungsfälle: Entweder will man von aussen den Weg – beispielsweise eines autonomen Fahrzeugs – verfolgen (Tracking), oder das autonome Fahrzeug möchte sich selbst lokalisieren.

Bilder: Stettbacher

In beiden Szenarien gibt es fest montierte An ker und mobile Tags, die elektromagnetische Impulse aussenden können. Die Pulse sind sehr kurz und lassen sich daher zeitlich sehr genau verorten. Die Bezeichnung UWB kommt daher, dass diese kurzen Pulse ihre Leistung über ein extrem breites Spektrum verteilen, so dass normale schmalbandige Funkkanäle davon kaum gestört werden. Nun gibt es zwei Anwendungsfälle: Entweder senden die Anker Pulse aus und die Tags empfangen – oder umgekehrt. In jedem Fall registriert der Empfänger den Puls und misst den Empfangszeitpunkt. Kennt er zudem den jeweiligen Sendezeitpunkt, so kann er die Laufzeit und folglich die Distanz zum Sender berechnen. Auf diese Weise können entweder die Anker gemeinsam durch Triangulation die Position der Tags ermitteln oder die Tags berechnen ihre eigene Position.

Genauigkeit besser als 10 Zentimeter
Stettbacher Signal Processing AG (SSP) hat ein eigenes UWB-System entwickelt (Bild 1), das für autonome Fahrzeuge indoor, aber auch im Aussenbereich eingesetzt wird. Die Technologie wurde anwendungsspezifisch optimiert, so dass Genauigkeiten besser als 10 Zentimeter erzielt werden. Um das zu erreichen, muss der Fehler bei der zeitlichen Vermessung der UWB-Pulse kleiner als 100 ps sein. Über den UWB-Kanal lassen sich auch Daten und Informationen mit bis zu 6.8 MBit/s austauschen. Dadurch wird die Lösung universell. Bild 2 zeigt ein selbstfahrendes Testfahrzeug bei SSP, auf dem der Fahrzeug-Controller sowie ein UWB-Tag montiert ist. Das Test-System von SPS umfasst maximal 40 Anker und 10 Tags (Fahrzeuge) und liefert jedem Fahrzeug 10 Positionsmessungen pro Sekunde.
Die Reichweite der Anker beträgt bis zu 50 Meter, so dass mit den 40 Ankern ein sehr grosser Bereich abgedeckt werden kann. Das System kann leicht auf andere Anwendungen portiert werden und bietet eine riesige Vielfalt an Einsatzmöglichkeiten.

Infoservice S
tettbacher Signal Processing AG
Neugutstrasse 54, 8600 Dübendorf
Tel. 043 299 57 23, Fax 043 299 57 25
dsp@stettbacher.ch, www.stettbacher.ch

 



Das UWB-System, das für autonome Fahrzeuge indoor, aber auch im Aussenbereich eingesetzt wird.


Ein selbstfahrendes Testfahrzeug bei SSP, auf dem der Fahrzeug-Controller sowie ein UWB-Tag montiert ist.

Firmenportrait

Stettbacher Signal Processing AG ist seit 25 Jahren F+E-Dienstleister für anspruchsvolle Projekte in industriellen Bereichen wie elektronische Mess-, Steuer-, Regelungs-, Antriebs-, Roboter- und Kommunikationstechnik. Typische Anwendungsgebiete sind Analytik, Qualitätssicherung, Medizin, Pharma, Verteidigung und Training, Autonome Systeme, etc. Zudem verfügt die Firma über eine eigene Produktion.