Indoor Ortung von Personen und Betriebs- bzw. Produktionsmitteln oder anderen beweglichen Objekten (Asset Tracking) entwickelt sich zu einer Schlüsselkompetenz in Produktionsbetrieben und Industrie. Die exakte Positionsbestimmung von Assets im Gebäude ermöglicht eine Optimierung der internen logistischen Prozesse sowie des Personaleinsatzes und ist deshalb ein wertvolles Werkzeug zur Effizienzsteigerung bei gleichzeitiger Kostenreduktion. Favendo ist spezialisiert auf Indoor-Ortung mit Bluetooth und die Ermittlung von Objekt-Positionen in Innenräumen. Technologien zur Indoor-Lokalisierung von Assets gibt es aber deutlich mehr. Hier erhalten Sie einen kurzen Überblick:

Indoor-Positionierung und ihre Granularität

Je nach erforderlicher Genauigkeit (Granularität) der Positionierung bieten sich Lösungen mit verschiedenen Ortungsverfahren an, die auch auf unterschiedlichen Technologien mit unterschiedlichen Vor- und Nachteilen basieren können. 

Obwohl WLAN in den meisten Gebäuden verfügbar ist, ist es aufgrund der geringen Genauigkeit und der hohen Anfälligkeit für Signalstörungen oft nicht die erste Wahl für ein Indoor-Lokalisierungssystem. GPS ist als Ortungstechnologie, allerdings für Outdoor-Positionierung, bereits etabliert. Denn die GPS-Signale können nicht bin in Innenräume durchdringen. Auch RFID wird oft im Zusammenhang mit Indoor Positionierung genannt, und RFID-Systeme sind definitiv kostengünstig, können allerdings nur eine statische Position bestimmen. Daher sind sie für Asset Treacking im Innenraum nicht gut geeignet.

Bluetooth Low Energy (BLE) ist eine der heutigen Standard-Technologien für Indoor-Lokalisierung

Für die Anforderungen der Indoor-Ortung in den meisten Anwendungsfällen hatsich Bluetooth Low Energy als ideale Technologie herauskristallisiert. Die Technologie ist erschwinglich, zuverlässig und bietet eine zufriedenstellende Genauigkeit von 3-5 Metern, um Personen oder Objekte in Innenräumen zu orten. Darüber hinaus können mittels fortschrittlichen Angle of Arrival Positionierungs-Algorithmen auf der Grundlage von BLE auch Ortungsgenauigkeiten im sub-meter Bereich erreicht werden, ähnlich wie bei Ultra Wideband (UWB) Systemen. Da neben der Ortungsgenauigkeit vor allem der Preis für ein Indoor-Positionierungssystem ausschlaggebend für die Wahl einer Technologie ist und UWB mit Abstand die teuerste Technologie ist, hat BLE mittlerweile große Vorteile gegenüber UWB.

Indoor Ortung – wie funktioniert das?

Indoor Ortung basiert auf dem selben Sender-Empfänger-Prinzip wie das bekannte Global Positioning System (GPS). GPS ist ein globales Navigationssatellitensystem zur Positionsbestimmung im Außenraum. Es benötigt, um zuverlässig zu funktionieren, eine freie „Sichtverbindung“ zu mehreren Satelliten (theoretisch drei, in der Praxis sechs bis zwölf Satelliten). Aus den Signallaufzeiten können GPS-Empfänger dann ihre eigene Position und Geschwindigkeit berechnen. In Kombination mit Geoinformationen (Topologie-, Straßen-, Luft- oder Seekarten) kann mit diesen Positionsinformationen eine Zielführung zu einem gewählten Ort oder eine Route unter Beachtung gewünschter Kriterien realisiert werden.

Noch vereinfachender zusammengefasst: Sender senden Funksignale an einen Empfänger. Der Empfänger interpretiert diese Signale und errechnet seine Position innerhalb einer gegebenen Topographie. Die Prinzipien dahinter sind Trilateration und Triangulation. Die genannten drei Elemente – Sender, Empfänger, Umgebungsinformation – finden sich genauso auch in funkbasierten Indoor-Ortungs- und Navigationssystemen. Für Indoor Navigation wird immer auch eine entsprechende App benötigt.

Indoor-Ortungstechnologien in der Kurzübersicht

UWB – Ultra-Wideband

UWB ermöglicht eine sehr genaue dreidimensionale Positionierung, die allerdings mit relativ hohen Anschaffungskosten und hohem Aufwand beim System-Setup einhergeht. Ein kontinuierliches Asset Tracking kann mittels UWB realisiert werden. Gerade im industriellen Bereich, wo es auf höchste Präzision bei der Positionierung ankommt, spielt UWB eine zentrale Rolle. Für Indoor Navigation ist diese Indoor Ortungstechnologie nicht geeignet.

RFID – Radio Frequenzy Identification

RFID gibt mit Hilfe sogenannter RFID-Tags eine statische Position wieder. Dabei ist die Hardware vergleichsweise günstig. Ein kontinuierliches Asset Tracking ist mit RFID nicht möglich, es kann lediglich ermittelt werden, ob ein Asset in einem bestimmten Moment an einem bestimmten Ort registriert wurde.

BLE (RSSI Methode)

Bluetooth Low Energy, kurz BLE, ermöglicht ein kontinuierliches Asset Tracking bei einer mindestens raumgenauen Ortung. RSSI bezeichnet dabei die Methode zur Berechnung der Position und steht für Received Signal Strength Indicator. Die Signalstärke ist also der Hauptindikator für die Positionsberechnung. Für die meitsten Anwendungsfälle in Smart Buildings, im Gesundheitswesen oder in der Fertigung ist diese Art der Positionsbestimung vollkommen ausreichend.

BLE (AoA Methode)

Auch hier handelt es sich um Indoor Ortung via Bluetooth Low Energy. Die Position wird jedoch mit einer anderen Methode berechnet und zwar mit Hilfe des Angle of Arrival. Diese Berechnung ermöglicht ähnlich wie bei UWB eine wesentlich genauere Positionsbestimmung, geht aber mit erhöhtem Aufwand bei der Einrichtung der Sensor-Infrastruktur und geringfügig höheren Hardwarekosten einher, als bei einer BLE RSSI basierten Lösung. Die Kosten bleiben dennoch unterhalb eines vergleichbaren UWB-Systems.

WLAN

Die Indoor-Ortung über WiFi kann sowohl für die Indoor-Navigation (nicht für iOS-Geräte!) als auch für das Tracking genutzt werden. Die Ortungsgenauigkeit liegt zwischen 5 und 15 Metern. Die Genauigkeit hängt von der Abschirmung durch Wände, Decken und Menschen, aber auch von der Anzahl der Access Points ab. Größter Vorteil dieser Technologie ist, dass in vielen Fällen bereits eine WLAN-Infrastruktur – bestehend aus Access Points – vorhanden ist und keine neue Infrastruktur aufgebaut werden muss.

Welche Form der Indoor-Positionierung für welchen Anwendungsfall?

Sich darüber klar zu werden, was mit der Implementierung eines Indoor-Positionierungssystems erreicht werden soll, ist der erste Schritt zum Erfolg. Kommunizieren Sie diese Ziele an potenzielle Anbieter von Indoor-Ortungs-Lösungen und entscheiden Sie auf Basis der definierten Ziele, ob die angebotene Ortungstechnologie gut zu Ihren Bedürfnissen passt. Die Kombination aus einem klaren Ziel und einem erfahrenen Technologie-Partner für Lokalisierung in Innenräumen hilft Ihnen die Planungs- und Umsetzungsphase kurz und damit günstig zu halten. Die Projektplanung und die Auswahl der geeigneten Technologie ist eine intensive Aufgabe, bei deren Bewältigung sich Interessenten unbedingt professionelle Beratung und Begleitung einholen sollten. Wir helfen Ihnen gerne bei diesem Prozess.

Indoor-Lokalisierung ist nicht immer genug

In der produzierenden Industrie aber vor allem auch in der Logistik, im Bauwesen, im Berg- und im Tagebau gibt es Tracking-Anwendungsfälle, in denen Indoor-Lokalisierung alleine nicht ausreichend ist, weil Objekte und Personen auch außerhalb von Gebäuden getrackt werden müssen, um einen kontinuierlichen Datenfluss zu gewährleisten. Es bietet sich an, das System zur Indoor-Ortung um ein Outdoor-Tracking zu erweitern. Eine Erweiterung von Indoor Ortungen ist jederzeit möglich. Es bieten sich dazu verschiedene Technologien und Hardware-Optionen an.

Indoor- und Outdoor-Ortung mittels Multi-Mode-Trackern

Multi-Mode-Tracker sind Asset Tags, die verschiedene Funktechniken zur Kommunikation nutzen können. Diese Multi-Mode-Tracker nutzen immer die bestmögliche verfügbare Signalquelle. Außerhalb von Gebäuden greifen diese Tracker dann beispielsweise automatisch auf GPS oder auf LoRaWAN TDoA zur Positionsberechnung zurück. Beim Wechsel zurück in Innenräume nutzen diese Tracker dann wiederum Bluetooth Low Energy oder WLAN zur Indoor-Ortung von Objekten oder Personen. Auf diese Weise können Maschinen und Arbeiter auf einem kompletten Betriebsgelände mit nur einem Ortungs-System lokalisiert und getrackt werden. Favendo ist Channel-Partner von Abeeway/Actility, dem technologischen Marktführer für Geolokalisierungslösungen, und verbindet seine Installations- und Indoor-Ortungs-Kompetenzen passgenau mit den Anwendungsszenarion für Outdoor-Tracking. 

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