WLAN-Signale verbessern Indoor-Navigation

Durch geschicktes Kombinieren mit Smartphone-Sensoren können Wissenschaftler der North Carolina State University (NCSU) Geschwindigkeits- und Abstandsmessungen im Inneren von Gebäuden wesentlich schneller und genauer gestalten. [...]

WLAN und Smartphone helfen beim Navigieren in Innenräumen.
WLAN und Smartphone helfen beim Navigieren in Innenräumen. (c) Gerd Altmann / Pixabay

Hierfür setzen die Forscher der NCSU auf eine Kombination aus WLAN-Signalen aus der näheren Umgebung und den in Geräten wie Smartphones verbauten inertialen Messeinheiten – etwa Beschleunigungs- oder Drehratensensoren. Das soll es ermöglichen, Standortdaten nahezu in Echtzeit zu erfassen und so die Navigation von Robotern, Drohnen und auch Menschen verbessern.

„Wie Sonar mit Funkwellen“

„Wir nennen unseren neuen Ansatz WLAN-unterstützte Inertial Odometry – kurz WIO“, sagt Raghav Venkatnarayan, PhD-Student und Co-Projektleiter an der NCSU. WIO nutzt herkömmliche WLAN-Signale als Geschwindigkeitssensoren, um genau zu überprüfen, wie weit sich etwas bewegt hat. „Man kann sich das wie ein Sonar vorstellen, das allerdings anstelle von Schallwellen mit Funkwellen arbeitet“, erklärt der Forscher.

Bei modernen Geräten wie Smartphones sind IMU-Einheiten fest verbaut. Diese liefern Venkatnarayan zufolge bei der Messung von Bewegungen aber oft größere Abweichungsfehler, die zu beträchtlichen Ungenauigkeiten führen können. Im Freien ließe sich das noch durch zusätzliche GPS-Messungen korrigieren, im Inneren von Gebäuden sei das aber nicht mehr zu machen. „Deshalb haben wir WIO so entwickelt, das es auch mit den IMUs in den Geräten funktioniert, um Fehler zu vermeiden und die Genauigkeit von Geschwindigkeits- und Abstandsmessungen zu verbessern“, erklärt Projektkollege Muhammad Shahzad.

Deutlich geringere Fehlerrate

Bei ersten Testläufen im Labor lieferte der Ansatz der beiden NCSU-Wissenschaftler recht beeindruckende Ergebnisse. So konnten Geräte, die mit einem WIO-System bestückt wurden, Positionen und Entfernungen in Räumen nachweislich mit einer Fehlerquote von lediglich 5,9 bis 10,5 Prozent berechnen. Zum Vergleich: Bei Geräten ohne WIO-Upgrade wurde hingegen eine Fehlerrate gefunden, die zwischen 40 und 49 Prozent liegt.

„Wir könnten uns vorstellen, dass sich für WIO Anwendungsmöglichkeiten in sehr vielen unterschiedlichen Gebieten finden lassen – beispielsweise für Navigationssysteme in Innenräumen, Fitness-Tracker oder für interaktive Videospiele“, meint Venkatnarayan. „Derzeit arbeiten wir mit Sony zusammen, um die Messgenauigkeit weiter zu erhöhen und suchen nach Wegen, wie sich unser System in handelsübliche Technologien integrieren lässt“, blickt Shahzad in die Zukunft.

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