Forum: HF, Funk und Felder Indoor Positionsbestimmung mit RFID (evtl. OpenBeacon?)


von Thom (Gast)


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Hallo zusammen,

für eine Bachelorarbeit benötige ich ein System, welches ein Objekt in 
einer Sporthalle auf den Meter genau (eher genauer) bestimmt. Da ich 
eher Entwickler von Anwendungen bin (habe aber auch während der 
Schulzeit etwas mehr mit dem technischeren Bereich anfangen müssen) 
fühle ich mich jedoch in dieser Aufgabenstellung etwas verloren.

Ich hatte schon nach fertigen Systemen gesucht und auch vieles gefunden, 
aber oftmals komplett ohne Preisangaben. Auf der Suche bin ich also nie 
sicher ob ich mir gerade ein Enterprisesystem für mehrere hundertausend 
Euro betrachte, oder ob es auch etwas ist, dass ich für meine Arbeit 
organisieren könnte.

Zu Beginn meiner Überlegungen stand auch noch nicht RFID fest und ich 
bin da eigentlich auch ganz flexibel, aber nach meinen Nachforschungen 
müsste das die preiswerteste Technik für die genauere 
Positionsbestimmung sein.

Ich fühle mich wie gesagt etwas verloren und bin auf der Suche nach ein 
wenig Richtungsweisung. Ich weiß nicht genau wie ich die Infos sortieren 
soll und wo ich nach dem besten System und der besten Möglichkeit das zu 
bewerkstelligen suchen muss. Im Idealfall wollte ich nicht zu viel Zeit 
dafür investieren, weil das dahinterliegende Programm, welches mit den 
Positionsdaten dann interessante Dinge anstellen soll ebenfalls noch 
entwickelt werden muss, aber im schlimmsten Fall lerne ich auch gerne 
das zusammenlöten von Empfangs und Sendegeräten.

Ich bin bei meinen Recherchearbeiten auf das OpenBeacon Projekt 
gestolpert und hatte schon mit großen Augen gesehen, dass es beim CCC 
für etwas ähnliches verwendet worden ist. Ich wollte schon diesen Weg 
entlang gehen, als ich dann jedoch gesehen habe, dass man nirgends 
fertige Geräte kaufen kann, sondern das ganze eher für den Selberbastler 
gedacht ist. Jetzt frage ich mich:

Bin ich nur blind gewesen? Gibt es keinen Anbieter, der OpenBeacon 
Geräte anbietet?
Alternativ: Kann ich mir etwas irgendwo "zusammenbauen" lassen, falls es 
keine Anbieter dafür gibt?
Ansonsten, wenn alle Stricke reißen - wie kann ich das lernen? Im 
Berufskolleg habe ich zwar Platinen geätzt und Microcontroller 
reingelötet, aber wenn man das schon viele Jahre nicht mehr gemacht hat 
geht das ganze Wissen verloren. Gibt es evtl. irgend eine Anhaltsstelle 
die man mir empfehlen könnte um in die ganze Thematik einzusteigen?

Bin ich vielleicht auf einem komplett falschen Weg um zu meinem Ziel zu 
kommen?

Ich würde mich sehr freuen wenn jemand von euch mich in die richtige 
Richtung weisen könnte, damit ich nicht zu sehr umherirren muss.

Gruß
-Thomas

von Rangi J. (rangi)


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Viel Spass, da hast du dir ja ein "schoenes" Thema rausgesucht. Ich kann 
dir sagen, mit ein bisschen ätzen und µC wirst du da nicht weit kommen. 
Die Materie ist unglaublich komplex und sehr von der Technik abhängig.
Es gibt ein System für Fußball (Bayern Münchnen setzt das wohl ein) 
dabei sendet der Ball und die Laufzeit innerhalb des Stadions wird 
gemessen. Dabei müssen aber die Empfänger per Glasfaser synchonisiert 
werden. Sehr aufwendig und teuer. Dann gibts Systeme zur Funkortung, da 
kommste aber nicht auf unter 1m Genauigkeit.
Dann kannste evtl noch was mit Bilderkennung machen. Das is genau, aber 
wenn das nichmal die Fernsehsender hinbekommen (da sitzt meines Wissens 
nach immer noch eine Person, die dann die Spieler zuordnet wenn die 
Software mal nicht weiterkommt).
Dann gibts da noch Versuche mit NFC und Messungen im Bereich bis 1 
Lambda mit niedrigen Frequenzen. Das geht wohl genau genug, aber du 
brauchst entsprechend lange oder komplexe Antennen.
In dem Bereich Indoor-Ortung wirst du vermutlich nur Kauf-Anwendungen 
finden. Und damit meine ich nicht 100€. Eine Bastellösung ist mir nicht 
bekannt.
Tipp: Such dir ein neues Thema. Das ist definitiv zu viel für nen 
einfachen Bachelor.

von Basti (Gast)


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Würde nicht auch Kreuzpeilung gehen? Zwei Sende-Empfangseinheiten in die 
Deckenecken der halle und dann das gesuchte Objekt per Radar anpeilen, 
bzw Dopllerradar nutzen. Porblem wäre nur das es ziemlich teuer wäre und 
Radartechnik nicht wirklich einfach ist.
Primitivradargeräte können mit einem Magnetron einer Microwelle 
"gebastelt" werden. Aber erfolgsversprechend ist das nicht.

Was mir noch spontan einfällt ist ein Optischens System über IR-Cams. 
Dann muss das Obkjekt was gefunden werden soll, nur sehr stark 
IR-Leuchten.

Geht natürlich an der Idee des RFID-Chips vorbei.

von gefahr (Gast)


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Basti schrieb:
> Primitivradargeräte können mit einem Magnetron einer Microwelle
> "gebastelt" werden. Aber erfolgsversprechend ist das nicht.
Klingt dafür aber lebensgefährlich.

von Basti (Gast)


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Ja das kann es sein, man sollte wissen was man tut ;-).

Ganz einfach wäre auch. Ein Sporthalle ohne dach und dann GPS nutzen.

von martin (Gast)


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wie waere es hiermit :

3 Sender,  einer  sweept  einen Sinus  von 2 bis 2.01 GHz , der naechste 
von  2.1 bis 2.11  und der dritte   von  2.2  bis  2.21  GHz

Sweepdauer:  doppelte laenger der halle / Lichtgeschwindigkeit

Das  zu messende Objekt  empfaengt alle 3 Signale, frequenzverdoppelt 
sie
und  schickt  sie zurueck.

In  den 3 Sendern  wird das verdoppelte Signal empfangen, 
frequenzhalbiert
und die  Frequenzdifferenz  zwischen gesendet und empfangen gemessen.

Der Abstand  zum zu messenden Objekt  ist proportional zur 
Frequenzdifferenz.

Servus


Laenge der Sporthalle: 50m
Lichtgeschwindigkeit:   30cm / ns

Abstand  Sender-Objekt  z.B.  10m   entspricht 66ns  Laufzeit

Das Problem  ist  die Messung der Differenzfrequenz.
Das Gute   ist dass  sie sich nicht aendert  waehrend der Messung
(das Objekt darf  sich nicht zu schnell bewegen).

Bei  50m Abstand haette man volle  10MHz Differenzfrequenz,
bei 5m (Mindestabstand)  1MHz.  1MHz  zu messen dauert mindestens  1us.

Sollte die sweepzeit  kleiner sein als die Messzeit  muss der sweep-Hub
vergroessert werden.

Umpf

von kyrel (Gast)


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Hallo Thom,

an so etwas Ähnlichem habe ich auch mal gedacht und bin bei meiner 
Recherche auf das Hamburger Miniatur Wunderland gestossen. Sie haben 
nämlich dort für die Schiffssteuerung das gefordert, was du oben 
beschreibst, nur noch genauer. Sie haben es geschafft und wie wird in 
diesem kleinen Artikel beschrieben:

http://www.miniatur-wunderland.de/anlage/technik/schiff-system/steuerung/

Näheres ist mir nicht bekannt. Evtl. lässt sich eine über die Uni 
finanzierte "Dienstreise" nach Hamburg realisieren und Du kannst mit den 
entsprechenden Personen reden?!

Das Thema ist wirklich nicht trivial, im  Gegenteil, das ist ganz großes 
Kino! Vielleicht lässt sich die Arbeit in zwei Arbeiten splitten und Du 
findest Jmd, der HF kann und die Positionsbestimmung übernimmt, den Rest 
machst Du eben.

Jedenfalls wünsche ich Dir Erfolg.
Wäre nett, wenn Du nach Abschluss deine Arbeit präsentierst :)

Schöne Grüße aus der Hauptstadt

kyrel

von martin (Gast)


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Igitt, mechanik  ;-)

von Thomas D. (thom-)


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Also nach einigen Tagen Forschungsarbeit habe ich mir folgendes 
überlegt:

Die Firma Ananiah Electronics aus Hong Kong bietet den RFID Empfänger 
RF9315R (http://www.ananiahelectronics.com/RF9315R.htm) an, welcher 
innerhalb 8 Metern (bzw. 14 Meter mit längerem Antennenkabel) die 
aktiven RFID Sender vom Typ RF8315T 
(http://www.ananiahelectronics.com/RF8315T.htm) mit einem 8-bit RSSI 
Wert auswerten kann.

Ich verteile dann auf dem Feld (20x40 Meter) die Sender im Abstand von 
14 Metern und hoffe, dass mein Empfänger dann immer jeweils 3 Sender im 
Zugriff hat. Dadurch müsste ich die Position bestimmen können.

Kosten für das System: 40$ für den Empfänger, je 20$ für die Sender. 
Meines Erachtens ein ganz fairer Preis. Für den ersten Test hole ich mir 
nur 3-4 Sender und einen Empfänger. Theoretisch müsste damit eine 
Positionsbestimmung auf ~5cm genau möglich sein. Die Frage ist natürlich 
wie das in der Praxis funktioniert... mir wird wohl nichts anderes übrig 
bleiben, als mir das ganze mal zu bestellen. (laut 
http://blog.amal.net/?p=1096 soll das ganze jedoch erstaunlich gut 
funktionieren)


Habe ich irgend einen Denkfehler in dem ganzen hier?
Die einzige Befürchtung die ich habe: Woher ist der 0-Punkt im 
Empfänger. Der Anfang der Antenne (=der Empfänger selber)? Das Ende der 
Antenne? Oder mal so mal so (das würde mir das Genick brechen)?



Edit: Wow während ich meinen Beitrag geschrieben habe, sind so viele 
Antworten dazu gekommen. Danke euch allen für die vielen Ideen und 
Hinweise :) Dieses Forum hier ist einfach nur super.

von Chris (Gast)


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Habe sowas mal mit Aurel Modulen (AM) gemacht, ging auf 30cm.
Wenn ich das Heute machen müsste würde ich das RFM12 nehmen.

von Chris (Gast)


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Ein Ultraschall Beacon (+IR) geht 6 Meter weit. Wenn du lauter beacons 
aufstellen darfst, dann würde ich die bevorzugen.
Du könntest auch ein RFM12 Modul für 433Mhz im 800/900Mhz Bereich 
umkonfigurieren, durch die falsche Antennenanpassung und bei geringer 
Sendeleistung senden die dann wenig und du kannst dann deren RSSI auch
verwenden für den gleichen Zweck wie deine gefundenen RFID Tags zu
einem Bruchteil des Preises.

von Antal 3. (antal)


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Thomas D. schrieb:
> Die Firma Ananiah Electronics aus Hong Kong bietet den RFID Empfänger
> RF9315R (http://www.ananiahelectronics.com/RF9315R.htm) an, welcher
> innerhalb 8 Metern (bzw. 14 Meter mit längerem Antennenkabel) die
> aktiven RFID Sender vom Typ RF8315T
> (http://www.ananiahelectronics.com/RF8315T.htm) mit einem 8-bit RSSI
> Wert auswerten kann.

Das System sendet auf 315 MHz - der Frequenzbereich ist in Deutschland 
bzw. Europa nicht für so etwas freigegeben. Das Teil hat zwar keine 
große Leistung, aber du wirst auf einen der Bereiche um 433, 868 oder 
2400 MHz ausweichen müssen, wenn du nicht vielleicht unerfreuliche 
Bekanntschaft mit den Freunden von der Bundesnetzagentur machen willst.

Praktisches Problem, vor allem in geschlossenen Räumen: 
Mehrwegeausbreitung. Durch Reflektionen kommt es an manchen Stellen zur 
destruktiven Überlagerung, d.h. das Signal löscht sich aus (der Effekt 
ist dir vielleicht aus dem UKW-Autordio bekannt). Das macht den 
RSSI-Wert mindestens unzuverlässig...und abhängig vom Aufbau in der 
Halle in der Regel auch vollkommen unbrauchbar. In dem von dir 
verlinkten Artikel steht dazu auch: "Because its easy to interfere with 
the signal, RSSI values alone can not be used to accurately judge 
distance from a reader, or location between multiple readers."

Das ist wirklich ein komplexes Thema und für eine Bacherlorarbeit sehr 
(wenn nicht gar zu) ambitioniert...

von Detlef _. (detlef_a)


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>>>>>>>>
weil das dahinterliegende Programm, welches mit den
Positionsdaten dann interessante Dinge anstellen soll ebenfalls noch
entwickelt werden muss,
<<<<<<<<

Welcher Betreuer hetzt Dich denn in so ein Himmelfahrtskommando? Ich 
würde mir schleunigst ne Arbeit suchen, die realistisch zu schaffen ist, 
erfolgreich und mit guter Note. Ich glaube zu wissen, dass das bei 
dieser Aufgabe nicht der Fall ist.

Habe das mal gesehen mit zwei (oder drei?) Magnetloop Antennen, 
senkrecht zueinander und mit verschieden Frequenzen. War aber aufwendig 
gewesen.

Cheers
Detlef

von A. W. (uracolix)


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Wenn du nur ein grosses Objekt erkennen sollst, kannst du vielleicht
mit einer Lichtschrangenmatrix was erreichen (der Ansatz ist aber
eher brute force und nicht elegant). Ansonsten stimme ich Detlef zu,
das beste ist, ganz schnell weglaufen und einen neuen Betreuer suchen.
Bei der Implementierung von Positionierungsmethoden mit Funk haben sich
schon etliche Leute selbst fuer Teilloesungen einen Doktortitel
ergattert, sowas zu entwickeln ist definitiv kein Thema fuer eine
Bachelorarbeit.

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