Evaluation der BeSpoon-Indoor Lokalisiationslösung

Abbildung 1: BeSpoon Evaluation Board

Bei BeSpoon handelt es ich um eine Firma, die eine neue Lokalisationslösung für Gebäude entwickelt hat.  Bei diesem wird mit Hilfe vom UWB (Ultra Wide Band) eine Distanzmessung vorgenommen. Es wurden 2 Evaluation Kits erworben. Dieses ist für die Forschung und Entwicklung konzipiert und besitzt des wegen viele Anschlüsse. In jeden von diesem befinden sich 2 Boards. Eines dieser Lokalisierungsboards ohne Antenne zeigt die Abbildung 1. Zur Lokalisation im Raum wurden 3 Boards als sogenannte „Tags“ konfiguriert. Ein Tag beschreibt einen Sender, der über UWB ein Signal aussendet. Das 4. Board wird als „Anchor“ konfiguriert, dieser empfängt die Signale der Tags und berechnet daraus den Abstand zu jeden von ihnen.

Die Konfiguration erfolgt über eine mitgeliefertes Werkzeug, welches nur für Windows zur Verfügung steht. Es ist sehr einfach mithilfe der mitgelieferten Kurzanleitung (PDF) das System für 3 Tags und einen Anchor zu konfigurieren. Mit dieser ist die Lokalisation im Raum möglich.

Durchgeführte Energieverbrauchsmessungen haben ergeben, dass ein Board Durchschnitt 70mA bis maximal 100mA verbraucht. Durch die einfache Stromversorgung mit 5V über einen USB-Anschluss ist es möglich eine USB-Power Bank mit Strom zu betreiben. Damit ist es einfach möglich die Tags an beliebigen Orten unabhängig von vorhanden Stromquellen zu verteilen. Mit einer kleinen Power Bank in Preissegment von 5-10 Euro kann das BeSpoon über 24 Stunden betrieben werden.

Prozentual Messabweichung
Mittlere relative Abweichung bei unterschiedlichen Abständen

Um die Genauigkeit der BeSpoons zu evaluieren, wurden mehrere Versuche mit verschiedenen Abständen zwischen einem Tag und dem Anchor durchgeführt. Dabei zeigt sich eine hohe Ungenauigkeit bei geringen Abständen bis  200 cm. Bei größeren Abständen bewegt sich die Abweichung zwischen 5 und 10 % im positiven Bereich. Das bedeutet es wir unabhängig von der tatsächlichen Entfernung immer eine größere Entfernung gemessen wird.

Aufgrund dieser ermittelten Werte wurde in der Sensordatenverarbeitung des entwickelten Treibers eine Korrektur der Daten vorgenommen

Um BeSpoon für die Indoor-Lokalisation zu nutzen wurde ein Raum vermessen und die 3 Tags angebracht. Deren Standort wurde präzise bestimmt. Es wurde ein Treiber in Java entwickelt, dieser empfängt die Abstandsdaten des Ankers uber eine serielle Schnittstelle und ermittelt die genaue Position mithilfe von Trilateration.

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