Indoor-Positionierung Neuartiger Mikrochip als Basis für Gebäude-GPS

| Redakteur: Jürgen Schreier

Im Rahmen eines vom BMBF-gefördertem Projekts haben Forscher der TU Chemnitz einen einzigartigen Mikrochip entwickelt, der sich für genaueste Positionsbestimmungen in Gebäuden eignet. Der Chip verbindet extrem niedrigen Energieverbrauch mit sehr hoher Lokalisierungsgenauigkeit.

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Ein Blick ins Labor: Forscher der TU Chemnitz um Marko Rößler (am Mikroskop) haben einen hocheffizienten Mikrochip zur exakten Positionsbestimmung in Gebäuden entwickelt.
Ein Blick ins Labor: Forscher der TU Chemnitz um Marko Rößler (am Mikroskop) haben einen hocheffizienten Mikrochip zur exakten Positionsbestimmung in Gebäuden entwickelt.
(Bild: TU Cchemnitz/Jacob Müller)

Die moderne mobile Navigation ist ohne das satellitengestützte GPS kaum denkbar. Ähnliche Lösungen für die Orientierung auf kleinem Raum, zum Beispiel in großen und verwinkelten Gebäuden, sind aktuell aber kaum am Markt verfügbar. Der Grund: Die technologischen Grundlagen für eine ultragenaue Positionsbestimmung auf Mikroebene fehlen – bis jetzt. Denn einem Forschungsteam der Professur Schaltkreis- und Systementwurf der Technischen Universität Chemnitz ist es gelungen, den ersten hocheffizienten Lokalisierungschip zu entwickeln, der niedrigsten Energieverbrauch mit sehr hoher Lokalisierungsgenauigkeit verbindet.

Ausgangspunkt war ein Algorithmus

Das Verbundprojekt „FIND-IT – Kompetenzplattform Indoor-Positionierung und Logistik“ wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) über zwei Jahre von 2016 bis 2019 mit 1,2 Millionen Euro gefördert. Neben der TU Chemnitz waren als Projekt- und Anwendungspartner unter anderem die Unternehmen Infineon, die Sparte SIMATIC RTLS von Siemens und SIGMA Chemnitz beteiligt.

Am Beginn der Entwicklung eines funktionierenden Prototypen stand die Frage nach einem passenden Algorithmus: „Der Algorithmus hilft uns bei der exakten Positionsbestimmung eines Objekts im Raum“, erklärt Projektleiter Marko Rößler. An einer ersten funktionierenden Fassung des Algorithmus programmierte das Team rund ein Jahr.

Vorausgegangen waren zahlreiche Testläufe in der virtuellen Umgebung. Nach dieser ersten Entwicklungsphase war das Team bereit für die Integration des Algorithmus in einen Mikrochip. Denn der Algorithmus selbst fungiert lediglich als Abbildung des Funktionsprinzips für die Hardware. Die wiederum braucht es für den realen Einsatz der Technologie.

Zahlreiche Testläufe im virtuellen Raum absolviert

Die besondere Herausforderung bei der Übertragung von Soft- auf Hardware war für das Team, dass die Hardware im Nachhinein nicht mehr änderbar ist. „Wir mussten also sichergehen, dass wir nichts übersehen haben, damit die Lokalisierung später auch funktioniert“, sagt Rößler. Besondere Relevanz habe dabei die Validierung der Ortung im Vorfeld gespielt. Dafür habe das Team abermals zahlreiche Testläufe im virtuellen Raum absolviert.

Der abschließende Schritt der Entwicklung war schließlich die Integration des fertigen Chips in einen Prototyp. Also eine mobile Hardware, die als Platzhalter für das marktreife Gerät fungiert. Jetzt bereitet das Team die Marktreife des Chips sowie den Markteintritt vor.

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