Indoor-GPS Chemnitzer Forscher entwickeln Navigationschip für Gebäude

28. Januar 2020, 11:18 Uhr

Manche Gebäude sind so groß, dass sich ihre Besucher ein Navi dafür wünschen. Klassische Systeme wie GPS scheitern aber an Wänden und Decken. Chemnitzer Forscher haben deshalb einen Indoor-Navi-Chip entwickelt.

von Clemens Haug

Wer hat sich nicht schon mal in einem Flughafen, auf einem Bahnhof oder in einem Krankenhaus verlaufen? Viele Gebäudekomplexe sind so groß, dass sich ihre Nutzer ein Navigationssystem dafür wünschen. Für Rettungskräfte, wie Sänitäter oder Feuerwehr, könnte das im Einsatz über Leben oder Tod entscheiden, wenn sie den schnellsten Weg brauchen oder durch verqualmte Räume müssen. Klassische, auf Satelliten gestützte Navigation wie bei GPS oder Gallileo funktioniert aber nicht Indoor. Wände und Decken stören die Funksignale aus der Erdumlaufbahn.

Indoor-Navi nutzt Funk von WLAN, Bluetooth oder UWB

Sie wollen die mobile Navigation in engen Räumen revolutionieren. Im Bild von links: Daniel Froß, Marko Rößler und Marcel Putsche. Bildrechte: MDR/Jacob Müller/TU-Chemnitz

Forscher der TU Chemnitz haben deshalb mit Partnern im Projekt FIND-IT überlegt, welche Lösungen für ein Indoor-Navigationssystem in Frage kommen. Herausgekommen ist ein Navi-Chip für Gebäude, der etwa in Handys eingebaut werden könnte. Das Prinzip dahinter ist dem GPS gar nicht so unähnlich.

"Genau wie bei Satellitennavigation können sie auch in Gebäuden auf Funksignale zurückgreifen", erklärt Marko Rößler, der das Projekt an der Universität geleitet hat. Das könnten beispielsweise WLAN-Signale sein, aber auch Bluetooth oder Ultrawideband (UWB). "Sie messen, wie lange ein Signal von der Quelle bis zum Empfänger braucht und können so die Entfernung bestimmen."

Chemnitzer Indoor-Navi läuft auf eigens konstruiertem Chip

Je mehr Funkquellen ein solches Indoor-Navi verwendet, desto genauer wird die Positionsschätzung. Bei FIND-IT haben die Forscher deshalb versucht, verschiedene Datenquellen zu integrieren, also beispielsweise UWB, WLAN und Bluetooth gleichzeitig zu nutzen. Ein Algorithmus muss dafür die empfangenen Positionsdaten vereinen, in der Fachsprache nennen die Wissenschaftler das Datenfusion.

Das Problem an solchen Fusionen ist allerdings, dass die Berechnung sehr aufwendig ist, auf gewöhnlichen Prozessoren sehr lange dauert und viel Strom benötigt. "Wir haben uns deshalb gefragt, wie können wir diesen Algorithmus effizient implementieren?", sagt Rößler. Denn ein Navi muss schnell laufen und darf nicht den gesamten Reservestrom eines Handys verbrauchen. Die Lösung lag darin, den fertigen Algorithmus in einen eigenen Chip zu gießen.

Indoor-Navi könnte in Industrie, Logistik oder Handel eingesetzt werden

"Wenn man den Algorithmus einem Chip abbildet, kann der viel effizienter rechnen", erklärt Rößler. Im Gegensatz zum gewöhnlichen Handyprozessor könne dieser Chip viele Rechenoperationen parallel ausführen. "Der Chip kann dann zwar nur genau diesen einen Algorithmus ausführen und das Programm kann auch nicht verändert werden. Aber es arbeitet dann sehr schnell und sehr energieeffizient."

In der Praxis könnte ein solches Navigationssystem etwa in Logistikbetrieben zum Einsatz kommen. Dort oder in der Industrie könnten die Systeme die Mitarbeiter zu den benötigten Arbeitsmitteln führen. Oder in Supermärkten Kunden zum gewünschten Produkt bringen.

Indoor-Navi könnte in zwei Jahren marktreif sein

Aktuell ist der von den Forschern entwickelte Chip noch ein reiner Prototyp. Aber die Wissenschaftler und ihre Partner suchen noch nach weiteren Unternehmen, um das System auf den Markt zu bringen. Je nachdem, wie schnell das gelingt und wie groß die Firma dann ist, könnte das es mindestens ein bis zwei Jahre dauern, bevor das Indoor-Navi für Kunden verfügbar ist.