TU Darmstadt / ULB / TUbiblio

Entwurf eines Systems zur Ortung von Lebewesen und Objekten innerhalb von Gebäuden

Lotichius, Jan :
Entwurf eines Systems zur Ortung von Lebewesen und Objekten innerhalb von Gebäuden.
Technische Universität Darmstadt
[Haus-, Projekt- oder Studienarbeit], (2010)

Kurzbeschreibung (Abstract)

Zusammenfassung:

Die Beobachtung freilebender Tiere in der Verhaltensforschung ist eine Methode, bei der zunehmend elektronische Hilfsmittel zur Ermittlung des Aufenthaltsortes verwendet werden. Stand der Technik sind batteriebetriebene Ortungsgeräte, die am Tier befestigt werden. Die Beobachtung kleiner Tiere, etwa ab der Größe einer Hauskatze, stellt Anforderungen an Masse und Bauraum, die eine akzeptable Laufzeit von mindestens mehrere Monaten nur bei eingeschränktem Funktionsumfang ermöglichen. Insbesondere ist die Identifizierung mehrerer nah beieinander stehender Tiere nicht möglich. Daher wird am Institut EMK in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Primatenzentrum (DPZ) ein miniaturisiertes und automatisiertes Ortungs- und Identifizierungssystem für die Tierbeobachtung entwickelt, genannt Tierortungssystem.

In der vorliegenden Arbeit werden Ortungsverfahren aus der Literatur, die für eine Anwendung im Tierortungssystem in Frage kommen, recherchiert, katalogisiert und bewertet. Die Katalogisierung ist verbunden mit dem Systementwurf eines Demonstrators. Dazu werden zunächst die Anforderungen an ein Tierortungssystem erarbeitet. Als Versuchsumgebung für den Demonstrator dient das Institut EMK der TU Darmstadt, in dem Messgeräte, beispielsweise Oszilloskope, geortet werden sollen. Im Gegensatz zu Tieren kann die Position der Messgeräte als quasistatisch angenommen werden, so dass auch für das Testsystem spezifische Anforderungen ermittelt werden.

Basierend auf den Anforderungen an den Demonstrator wird ein Systementwurf durchgeführt.

Im Entwurf wird die Art der Kommunikation von Teilsystemen untereinander als wichtige Entscheidung für die Architektur des Systems identifiziert. Es wird aufgezeigt, dass die Literatur uneinheitlich ist sowohl in der Systematisierung als auch in der Fehlermetrik. Um verschiedene existierende Systematisierungen zu kombinieren wird ein Vorschlag unterbreitet, der den Begriff der Zwischengröße in der Ortung einführt. Ortungsverfahren werden danach unterteilt in die Ermittlung der Zwischengröße und die Berechnung der Position aus der Zwischengröße. Auf Basis der vorgeschlagene Systematisierung wird ein Katalog erarbeitet, der etablierte Verfahren aus der Literatur einordnet.

Eine Bewertung identifiziert Distanzen aus Signalstärkemessungen in Verbindung mit iterativer Trilateration oder Schwerpunktbildung oder Max-Boxing als zielführende Kombinationen, die für eine Implementierung im Demonstrator vorgesehen werden. Als Plattform für den Demonstrator wird eine Platine mit dem Mikrocontroller ATMEL ATmega128L und dem Funkchip Texas Instruments CC1000 ausgewählt, entworfen und gefertigt. Als Softwarebasis wird TinyOS 2.1 ausgewählt. Zwei funktionsfähige Platinen werden gefertigt.

Für eine erfolgreiche Ortung sind mindestens 4 Platinen erforderlich, der Aufbau verschiedener Testszenarien für die ausgewählten Kombinationen erfordert eine zweistellige Anzahl. Die Implementierung der ausgewählten Algorithmen bleibt daher für zukünftige Arbeiten offen. Die Voraussetzungen für eine Inbetriebnahme weiterer Knoten sind jedoch geschaffen, Platinenlayout und Software-Toolchain sind funktionsfähig.

Typ des Eintrags: Haus-, Projekt- oder Studienarbeit
Erschienen: 2010
Autor(en): Lotichius, Jan
Titel: Entwurf eines Systems zur Ortung von Lebewesen und Objekten innerhalb von Gebäuden
Sprache: Deutsch
Kurzbeschreibung (Abstract):

Zusammenfassung:

Die Beobachtung freilebender Tiere in der Verhaltensforschung ist eine Methode, bei der zunehmend elektronische Hilfsmittel zur Ermittlung des Aufenthaltsortes verwendet werden. Stand der Technik sind batteriebetriebene Ortungsgeräte, die am Tier befestigt werden. Die Beobachtung kleiner Tiere, etwa ab der Größe einer Hauskatze, stellt Anforderungen an Masse und Bauraum, die eine akzeptable Laufzeit von mindestens mehrere Monaten nur bei eingeschränktem Funktionsumfang ermöglichen. Insbesondere ist die Identifizierung mehrerer nah beieinander stehender Tiere nicht möglich. Daher wird am Institut EMK in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Primatenzentrum (DPZ) ein miniaturisiertes und automatisiertes Ortungs- und Identifizierungssystem für die Tierbeobachtung entwickelt, genannt Tierortungssystem.

In der vorliegenden Arbeit werden Ortungsverfahren aus der Literatur, die für eine Anwendung im Tierortungssystem in Frage kommen, recherchiert, katalogisiert und bewertet. Die Katalogisierung ist verbunden mit dem Systementwurf eines Demonstrators. Dazu werden zunächst die Anforderungen an ein Tierortungssystem erarbeitet. Als Versuchsumgebung für den Demonstrator dient das Institut EMK der TU Darmstadt, in dem Messgeräte, beispielsweise Oszilloskope, geortet werden sollen. Im Gegensatz zu Tieren kann die Position der Messgeräte als quasistatisch angenommen werden, so dass auch für das Testsystem spezifische Anforderungen ermittelt werden.

Basierend auf den Anforderungen an den Demonstrator wird ein Systementwurf durchgeführt.

Im Entwurf wird die Art der Kommunikation von Teilsystemen untereinander als wichtige Entscheidung für die Architektur des Systems identifiziert. Es wird aufgezeigt, dass die Literatur uneinheitlich ist sowohl in der Systematisierung als auch in der Fehlermetrik. Um verschiedene existierende Systematisierungen zu kombinieren wird ein Vorschlag unterbreitet, der den Begriff der Zwischengröße in der Ortung einführt. Ortungsverfahren werden danach unterteilt in die Ermittlung der Zwischengröße und die Berechnung der Position aus der Zwischengröße. Auf Basis der vorgeschlagene Systematisierung wird ein Katalog erarbeitet, der etablierte Verfahren aus der Literatur einordnet.

Eine Bewertung identifiziert Distanzen aus Signalstärkemessungen in Verbindung mit iterativer Trilateration oder Schwerpunktbildung oder Max-Boxing als zielführende Kombinationen, die für eine Implementierung im Demonstrator vorgesehen werden. Als Plattform für den Demonstrator wird eine Platine mit dem Mikrocontroller ATMEL ATmega128L und dem Funkchip Texas Instruments CC1000 ausgewählt, entworfen und gefertigt. Als Softwarebasis wird TinyOS 2.1 ausgewählt. Zwei funktionsfähige Platinen werden gefertigt.

Für eine erfolgreiche Ortung sind mindestens 4 Platinen erforderlich, der Aufbau verschiedener Testszenarien für die ausgewählten Kombinationen erfordert eine zweistellige Anzahl. Die Implementierung der ausgewählten Algorithmen bleibt daher für zukünftige Arbeiten offen. Die Voraussetzungen für eine Inbetriebnahme weiterer Knoten sind jedoch geschaffen, Platinenlayout und Software-Toolchain sind funktionsfähig.

Freie Schlagworte: Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, Ortungsverfahren, Positionsberechnung, Positionsbestimmung absolut, Positionsbestimmung relativ, Sensornetzwerk drahtlos, Triangulation, Trilateration
Fachbereich(e)/-gebiet(e): Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik
Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen
Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen > Mess- und Sensortechnik
Hinterlegungsdatum: 05 Sep 2011 14:04
Zusätzliche Informationen:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate,

Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKS 1724

Art der Arbeit: Studienarbeit

Beginn Datum: 05-10-2009

Ende Datum: 27-01-2010

Querverweis: 17/24 EMKS 1675

Studiengang: Elektrotechnik und Informationstechnik (ETiT)

Vertiefungsrichtung: Mikro- und Feinwerktechnik (MFT)

Abschluss: Diplom (MFT)

ID-Nummer: 17/24 EMKS 1724
Gutachter / Prüfer: Rafflenbeul, Dipl.-Ing. Lutz ; Werthschützky, Prof. Roland
Verwandte URLs:
Export:

Optionen (nur für Redakteure)

Eintrag anzeigen Eintrag anzeigen