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3. April 2003
Präzise Ortung und Navigation
(he) Systeme zur Positionserkennung gewinnen zunehmend an Bedeutung für Steuerungs- und Überwachungsvorgänge. Je nach Anwendung sind hierbei sehr hohe Präzision und Messwiederholraten gefordert, was das Institut für Elektrische Informationstechnik der TU Clausthal in Kooperation mit der Siemens AG in München veranlasst hat, ein neuartiges System für kommerzielle Anwendungen zu entwickeln.
Die präzise dreidimensionale Positionserkennung im Zentimeterbereich basiert auf Hochfrequenz (HF)- FMCW-Radar (Frequency Modulated Continous Wave, d.h. ein Radar, dessen Frequenz periodisch verändert wird) und einen aktiven Transponder. Berührungslose Positionserkennungssysteme in vergleichbarer Präzision sind auf dem Markt bislang nicht verfügbar. Sie stellen ein Novum für exakte Navigation in Räumen, Hallen oder maschinellen Anlagen dar. Ein Prototyp ist bereits vorhanden und wird von den Forschern aus Clausthal auf der Hannover Messe präsentiert. Dieses System entspricht quasi einem autarken GPS im kleinen Maßstab mit höherer örtlicher Genauigkeit sowie hoher Messrate und zusätzlichen Möglichkeiten zur Datenübertragung Ein derartiges System bietet zahlreiche Einsatzmöglichkeiten, wie z.B. bei der Robotersteuerung, bei der Computer-Augmented-Reality, der Überwachung von Personen oder Objekten in sicherheitsrelevanten Bereichen oder der Untersuchung der Lauf- oder Flugbahn bewegter Objekte. Das System besteht aus mindestens drei Hochfrequenz-Sende- und Empfangsstationen, die bekannte räumliche Koordinaten besitzen. Sie befinden sich beispielsweise in der zu überwachenden Halle. Zusätzlich gibt es einen aktiven, am Zielobjekt befestigten Transponder. Dessen Koordinaten gilt es zu bestimmen. Die Positionserkennung basiert auf dem Radarprinzip. Dabei wird ein HF-Signal ausgesandt, vom aktiven Transponder empfangen, verstärkt, moduliert, reflektiert und schließlich in der Basisstation mit dem ursprünglich ausgesandten Signal gemischt. Nach dem Mischvorgang erhält man ein Spektrum mit zwei Spektrallinien, deren gegenseitiger Abstand proportional zur Entfernung zwischen Basisstation und Transponder ist. Durch Messung der Entfernung durch mindestens drei solcher Sende-Empfangs-Stationen lässt sich über ein mathematisches Verfahren die exakte Position des mit dem Transponder verbundenen Objektes im Raum berechnen.
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