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Mehrträger-Ultraschall-Kommunikation für die Innenraum-Lokalisierung

  • Alexander Ens ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Elektrische Mess- und Prüfverfahren am Institut für Mikrosystemtechnik der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg. Seine Arbeitsschwerpunkte umfassen die Datenübertragung mittels Ultraschall und die Datenfusion.

    Lehrstuhl für elektrische Mess- und Prüfverfahren (EMP), Universität Freiburg, Georges-Koehler-Allee 106, 79110 Freiburg

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    Leonhard M. Reindl ist Inhaber des Lehrstuhls für Elektrische Mess- und Prüfverfahren am Institut für Mikrosystemtechnik der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg. Der Schwerpunkt der Arbeit ist die interdisziplinäre Forschung mit industrienahen Anwendungen.

    Lehrstuhl für elektrische Mess- und Prüfverfahren (EMP), Universität Freiburg, Georges-Koehler-Allee 106, 79110 Freiburg
Published/Copyright: March 3, 2015
tm - Technisches Messen
From the journal tm - Technisches Messen Volume 82 Issue 3

Zusammenfassung

Unsynchronisierte Ultraschall-Lokalisierungssysteme ermöglichen dezentrale Positionsbestimmungen, unabhängig von Steuerleitungen oder -signalen. Somit benötigt das gesendete Signal zusätzliche Informationen über den Sender. Auf diese Weise ist eine kostengünstige Messung der Verschiebung mehrerer Objekte in zwei Dimensionen möglich.

Störungen durch Echos werden durch die Aufteilung der Daten im orthogonalen Frequenz-Multiplex (OFDM) auf das Ultraschall-Signal reduziert. Bei der Verwendung zweier Trägerfrequenzen zur Entfernungsmessung wird eine Standardabweichung von 0,4 mm erreicht. Die Kommunikation mit 5,7 kBaud ist bis zu einer Reichweite von 18 m möglich.

Abstract

Unsynchronized ultrasound localization systems enable decentralized destination of devices and are independent of control wires or signals. Therefore, the transmitted signal requires additional information about the sender. Hence, the displacement of multiple objects can be measured in two dimensions with a low cost system.

The data is modulated in orthogonal frequency division multiplex (OFDM) on the ultrasound signal to reduce disturbances by echoes. Using two carrier frequencies for distance measurement, the system achieves a standard deviation of 0.4 mm. Moreover, the communication works to a range of 18 m with a transmission rate of 5.7 kBaud.

Schlagwörter: Ultraschall; Kommunikation; Lokalisierung; Orthogonal Frequency-Division-Multiplexing (OFDM); Time Difference of Arrival (TDOA)
Keywords: Ultrasound; communication; localization; Orthogonal Frequency-Division-Multiplexing (OFDM); Time Difference of Arrival (TDOA)

Über die Autoren

Alexander Ens

Alexander Ens ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Elektrische Mess- und Prüfverfahren am Institut für Mikrosystemtechnik der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg. Seine Arbeitsschwerpunkte umfassen die Datenübertragung mittels Ultraschall und die Datenfusion.

Lehrstuhl für elektrische Mess- und Prüfverfahren (EMP), Universität Freiburg, Georges-Koehler-Allee 106, 79110 Freiburg

Leonhard M. Reindl

Leonhard M. Reindl ist Inhaber des Lehrstuhls für Elektrische Mess- und Prüfverfahren am Institut für Mikrosystemtechnik der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg. Der Schwerpunkt der Arbeit ist die interdisziplinäre Forschung mit industrienahen Anwendungen.

Lehrstuhl für elektrische Mess- und Prüfverfahren (EMP), Universität Freiburg, Georges-Koehler-Allee 106, 79110 Freiburg

Danksagung

Dieses Projekt wurde teilweise durch das Spitzencluster MicroTec Südwest und das Bundesministerium für Bildung und Forschung mit der Förderungsnummer 16SV5988 unterstützt.

Erhalten: 2014-12-31
Revidiert: 2015-1-25
Angenommen: 2015-1-27
Online erschienen: 2015-3-3
Erschienen im Druck: 2015-3-28

©2015 Walter de Gruyter Berlin/Boston

Articles in the same Issue

  1. Frontmatter
  2. Editorial
  3. 2. Workshop „Messtechnische Anwendungen von Ultraschall“ vom 16. bis 18. Juni 2014 im Kloster Drübeck
  4. Beiträge
  5. Mehrträger-Ultraschall-Kommunikation für die Innenraum-Lokalisierung
  6. Simultane Bestimmung von Dicken und Schallgeschwindigkeiten geschichteter Strukturen
  7. An approach to color-based sorting of bulk materials with automated estimation of system parameters
  8. Ein vereinfachter optischer Aufbau für den Autofokus eines Mikroskops mittels einer verstellbaren Linse
  9. Resonanzfreie Messung und Anregung von Ultraschall
  10. Corrigendum
  11. Corrigendum to Modellbasierte Entwicklung eines Geometrienormals für pneumatische Abstandssensoren
  12. Veranstaltungskalender
  13. Veranstaltungskalender
https://doi.org/10.1515/teme-2014-0021
Keywords for this article
Ultrasound; communication; localization; Orthogonal Frequency-Division-Multiplexing (OFDM); Time Difference of Arrival (TDOA)

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  2. Editorial
  3. 2. Workshop „Messtechnische Anwendungen von Ultraschall“ vom 16. bis 18. Juni 2014 im Kloster Drübeck
  4. Beiträge
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  6. Simultane Bestimmung von Dicken und Schallgeschwindigkeiten geschichteter Strukturen
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  8. Ein vereinfachter optischer Aufbau für den Autofokus eines Mikroskops mittels einer verstellbaren Linse
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  10. Corrigendum
  11. Corrigendum to Modellbasierte Entwicklung eines Geometrienormals für pneumatische Abstandssensoren
  12. Veranstaltungskalender
  13. Veranstaltungskalender
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