Indoor-GPS Mini-Satelliten für die Navigation in Gebäuden entwickelt

Für die exakte Navigation in Gebäuden haben Forscher der TU Chemnitz jetzt das Prinzip der GPS-Navigation im Innenbereich umgesetzt: Mini-Satelliten senden im Nanosekundenbereich Positionssignale. Möglich wird damit eine nahtlose Navigation vom Außen- in den Innenbereich von Gebäuden.

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TU Chemnitz

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Außerhalb von Gebäuden ist die genaue Navigation heutzutage dank GPS kein Problem mehr – nur in Gebäuden gibt es noch kein gutes Navigationssystem. Dafür haben Forscher der TU Chemnitz jetzt Mini-Satelliten entwickelt, die eine nahtlose Navigation vom Außen- in den Innenbereich ermöglichen sollen.

Die Idee der Wissenschaftler: das Prinzip der Outdoor- auf die Indoor-Navigation zu übertragen. Ein Forscherteam der Professur Schaltkreis- und Systementwurf hat dafür die sogenannten „Satlets“ entwickelt – Mini-Satelliten für die Navigation im Gebäude. Diese neue Navigation nennen die Forscher „Seamless Travel“ – die nahtlose Navigation.

Chip, Algorithmus und Satelliten müssen reibungslos zusammenarbeiten

Damit diese nahtlose Navigation gelingt, braucht es im Großen und Ganzen drei Dinge:

• 1. einen energiesparenden Mikrochip für mobile Geräte

• 2. einen Algorithmus, der die Positionssignale verarbeitet und so eine sehr genaue Lokalisierung in Gebäuden ermöglicht

• 3. Satelliten, die die Positionssignale senden

Streichholzschachtel-große Mini-Satelliten fürs Gebäude

Die Minisatelliten sind etwa so groß wie eine Streichholzschachtel und können, ähnlich einem Rauchmelder, im ganzen Gebäude verteilt angebracht werden. Ein Satellit kann in einem Gebäude circa 100 m² abdecken – damit die Navigation funktioniert, müssen dennoch immer mindestens drei der Satelliten im Sichtfeld sein.

In einer großen Lagerhalle genügt bei guter Sichtbarkeit damit ein Satellit auf 100 m²; in einem Büro, das etwa 100 m² umfasst, müssten aber mindestens drei der Geräte installiert sein. In der Universitätsbibliothek der TU Chemnitz kann man bereits eine Testinstallation der Anwendung begutachten.

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Wie die Indoor-Navigation funktioniert

Damit Chip, Algorithmus und Satelliten im Gebäude zusammenspielen können, braucht es ein hochsynchrones Zeitverständnis zwischen den Satlets im Nanosekunden-Bereich. Nötig war das, da die Positionsbestimmung im Gebäude über die Vermessung der Funkwellen erfolgt – und die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten.

In GPS-gestützten Systemen erfolgt das über Atomuhren, in den Satlets des TU-Teams hingegen lösten die Forscher das über einen eigens geschaffenen Algorithmus. Ohne diese exakten Daten funktioniert die Echtzeitnavigation nicht. Aktuell läuft die Vorbereitung zur Patentanmeldung des Algorithmus.

Mit der GPS-Navigation für Gebäude sind verschiedene, auch alltägliche Anwendungen möglich: So könnten sich Menschen, die eine Bahnfahrt gebucht haben, von zu Hause aus bis zum reservierten Platz im Zug navigieren lassen. Oder Bibliotheksnutzer könnten sich bis zum Regal lotsen lassen, in dem sich das gewünschte Buch befindet – auch über mehrere Etagen hinweg. Viele weitere Anwendungen, etwa das Finden von Produkten in Super- oder Fachmärkten, sind denkbar.

Wann die Satlets auf den Markt kommen

Derzeit gründen die Forscher um Marko Rößler eine Firma, um die Satlets und „Seamless Travel“ voraussichtlich im zweiten Quartal 2021 auf den Markt zu bringen. Preislich soll die Installation einer Indoor-Navigation etwa vergleichbar sein mit den Kosten einer industriellen WLAN-Installation. Gegenwärtig integrieren Smartphone-Hersteller die Technologie bereits in hochpreisige Gerätevarianten.

Die Privatsphäre des Nutzers ist laut Forscher auch geschützt. Außerdem kann eine nahezu unbegrenzte Anzahl an Nutzern das System verwenden. Die Forscher wollen zukünftig noch Service- und Sicherheitsfunktionen integrieren. Denkbare Anwendungen, die dann hinzukommen: einen Notruf mit exakter Position in Gebäuden absetzen, die genaue Position in einem Gebäude mit anderen Personen teilen oder Essens-Lieferungen bis zur Wohnungstür im Gebäude-Innern navigieren.

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