Entwicklung und Implementierung einer INS-Softwareplattform für die referenzlose Low-cost Indoornavigation auf Basis einer modularen Systemarchitektur (PDF)

Inhaltsangabe:Einleitung:
Das referenzlose Navigieren im Indoorbereich ist in den letzten Jahren immer mehr zu einer Notwendigkeit in der Industrie geworden. Das Bedürfnis in Industrie und Medizin referenzlos rotatorische und translatorische Bewegungen von Personen, Industriewerkzeugen und sonstigen Objekten zu erfassen ist in den letzten Jahren stark gestiegen.
Waren doch bisher die Einsatzgebiete der inertialen Sensorsysteme auf Airbagsysteme und Avionik (High-End) fokussiert, so zeigt die Entwicklung der letzten Jahre eine steigende Notwendigkeit an industriellen und medizinischen Anwendungen dieser Systeme. Im Gegensatz zur Industrie und Medizin haben sich die Applikationen im Consumer und Entertainmentsegment rapide verbreitet. Die größten Erfolge erzielte Ende 2006 die Firma Nintendo mit ihrer Spielekonsole ¿Wii¿, sowie diverse Hersteller von mobilen Endgeräten wie zum Beispiel die Firma Apple mit dem Smartphone ¿iPhone¿. Die Plattform zum Erstellen von Inertialsensorapplikationen für mobile Endgeräte haben einige Hersteller mit sogenannten SDK-Paketen (Software-Development-Kits) gelöst.
Anwender können sich die vom Hersteller kostenlos bereitgestellten SDK¿s herunterladen und direkt mit dem Entwickeln von Anwendungen für das entsprechende Endgerät beginnen. Diese sogenannten ¿Apps¿ sind bis heute jedoch auf die reine Lage- und Beschleunigungsdetektion (Neigung und Beschleunigung in X, Y und Z Richtung) beschränkt.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit geht es nun um die Entwicklung einer modularen auf LabVIEW basierenden INS-Plattform, mit der es möglich ist, Applikationen für die referenzlose Navigation zu entwickeln. Das bedeutet, dass es nicht ausreicht eine reine Neigungsdetekion vorzunehmen, sondern über inertiale Beschleunigungssensoren eines Sensorboards und über die doppelte Integration jener Daten eine Objektposition und die Orientierung im Raum zu ermitteln. Ferner gehört es zum Umfang der Softwareplattform, Vergleichsmessungen mittels eines auf Infrarot basierenden Tracking-Systems zu erstellen.
Dieses sogenannte Referenzsystem dient zur Verifikation der konzipierten Algorithmen und sonstigen Erweiterungen innerhalb der Softwareplattform. Die Vorteile der Sensordatenfusion zur Validierung von Algorithmen und Verifikation von Softwareerweiterungen liegen hier klar auf der Hand. Eine effizientere Entwicklung durch deutliche Verbesserung der Usability im Zusammenhang mit Evaluierungsvorgängen ist ein Schlüsselmerkmal der [...]