8 spannende Sensorsysteme der Fraunhofer-Institute

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5. Eine Navi für das Innere von Gebäuden

Eine Navi für Innenräume, beispielsweise für große Messegelände, ist eine praktische Sache. Doch so abwegig klingt die Idee gar nicht. Die Fraunhofer IPA aus Stuttgart kooperierte für das Kooperationsprojekt „MST-Smartsense“ zusammen mit dem Bundesministeriums für Bildung und Forschung und den Firmen Robert Bosch, Bosch Sensortec, Binder Elektronik, AEMtec, Sensitec sowie der Fraunhofer-Einrichtung für Modulare Festkörper-Technologien EMFT und den Fraunhofer-Instituten für Zuverlässigkeit und Mikrointegraition IZM und für Elektronische Nanosysteme ENAS.

Die Partner haben ein Sensormodul für die Navigation in Innenräumen entwickelt, das nur so groß wie ein Fingernagel und damit für den Einsatz in einem Smartphone prädestiniert ist. Ähnlich wie herkömmliche Schrittzähler registriert das Modul, wie schnell und weit eine Person geht. Allerdings ist es sehr viel genauer und intelligenter als handelsübliche Geräte, denn es nimmt sogar die Marschrichtung des Nutzers wahr.

Einfache Schrittzähler müssen zunächst programmiert werden. Die Körpergröße, die Schrittlänge, all diese Daten muss der Nutzer vor dem Loslaufen einspeichern, damit der Apparat korrekt zählt. Das ist vor allem dann störend, wenn mehrere Personen denselben Zähler benutzen. Zudem arbeiten herkömmliche Geräte nicht wirklich genau. Anders der neue Navigationssensor aus Stuttgart: In dem kleinen Modul sitzen gleich mehrere Sensoren, deren Informationen miteinander verrechnet werden.

Dazu gehören ein Beschleunigungssensor, der die Bewegung des Körpers registriert und ein Magnetfeldsensor, der die Ausrichtung des Körpers durch dessen Lage zum Erdmagnetfeld misst. Beides zusammen ergibt ein sehr genaues Bewegungsmuster. Die intelligente Kopplung wird als „Sensorfusion“ bezeichnet. Das Modul muss nicht auf den Nutzer abgestimmt werden. Es erkennt, ob dieser lange Beine hat oder eher Trippelschritte macht. Möglich ist das, weil von Rosenberg die Software zunächst mit Schrittmustern verschiedener Personen trainiert hat. Der Sensor registriert damit sofort, wie eine Person läuft und kann die Schrittlänge exakt einschätzen.

Voraussetzung ist allerdings, dass die Navi das Gebäudeinnere auf kennt. Dazu sollen in Zukunft Smartphones in der Lage sein, automatisch dreidimensionale Gebäudepläne aus dem Internet herunterzuladen. Die Pläne werden dann mit dem Sensormodul gekoppelt, sodass die aktuelle Position auf dem Smartphone angezeigt wird. Mehr noch: Auf dem Display erscheint auch die ideale Marschroute. Gebäudepläne ließen sich automatisch aufs Mobilfunkgerät spielen, sobald man das Haus betritt. Möglich wäre es auch, auf einem Lageplan am Eingang des Gebäudes einen zweidimensionalen QR-Code anzubringen. Nutzer könnten diesen dann mit ihrem Smartphone abfotografieren und die entsprechende Karte laden.

Und noch etwas zeichnet das neue Sensormodul aus. Es besitzt einen eigenen kleinen Mikrocomputer, der die Sensormesswerte in klare Daten umsetzt – etwa eine Gradzahl für die Blickrichtung oder eine Streckenlänge. Diese können direkt vom Smartphone genutzt werden. Herkömmliche Sensoren produzieren hingegen nur simple Rohwerte, die ein weiterer Prozessor in diskrete Daten umrechnen muss. Der MST-Smartsense-Sensor lässt sich ohne weitere Zusatzelemente direkt ins Smartphone oder Tablet einbauen und Apps mit Informationen versorgen. Da das Sensormodul autark arbeitet, beansprucht es keine Rechenkapazität auf dem Bordprozessor des Smartphones. Es nutzt seinen eigenen kleinen Prozessor, der deutlich weniger Strom benötigt. Das schont den Akku des Geräts.

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Sensorik und Messdatenerfassung

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