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Barometrischer Drucksensor ortet Personen in Gebäuden

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Ohne GPS lassen sich in Not geratene Personen über einen Drucksensor in einem Smartphone ermitteln. Der MEMS-Sensor misst Höhenänderungen unter 10 cm.

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Dank des barometrischen Drucksensors BMP390 lassen sich in Not geratene Personen über das Smartphone orten.
Dank des barometrischen Drucksensors BMP390 lassen sich in Not geratene Personen über das Smartphone orten.
(Bild: Bosch Sensortec)

Mit dem barometrischen Drucksensor BMP390 von Bosch Sensortec lässt sich die Höhe in Smartphone, Wearable oder Hearable bestimmen. Der MEMS-Sensor kann dank seiner verbesserten Auflösung Änderungen in der Höhe unter 10 cm messen.

In einem Gebäude lassen sich Personen per GPS nicht orten. Die Ergänzung der vorhandenen horizontalen Informationen um die vertikale Position ermöglicht es Rettungskräften, die Bodenhöhe und damit das Stockwerk von Smartphone-Nutzern zu bestimmen, die einen Notruf auslösen.

Erhöhte Standortgenauigkeit

Die US-Regulierungsbehörde Federal Communications Commission (FCC) schätzt, dass die zusätzlichen Höhenmessdaten das Potenzial haben, allein in den USA jährlich bis zu 10.000 Leben zu retten. Laut einem kürzlich veröffentlichten Bericht der FCC [1] müssen Mobilfunkanbieter in den USA künftig nach einem vorgegebenen Zeitplan immer mehr Anforderungen in Bezug auf die Standortgenauigkeit erfüllen, einschließlich der Positionsermittlung des Anrufers. Der Beschluss sieht ab 2021 eine Positionsgenauigkeit der Z-Achse von ±3 m zum Mobiltelefon für 80% der mobilen Notrufe aus Gebäuden vor. Notfallanwendungen wie das erweiterte 911- (E911-) System in den USA könnten in anderen Regionen wie Europa oder Asien eingeführt werden, um die Sicherheit und das Sicherheitsgefühl der Menschen zu verbessern.

Bosch Sensortec und NextNav LLC, ein Anbieter von 3D-Geolokalisierungsdiensten, haben gemeinsam eine Lösung entwickelt, um die Z-Achse in Gebäuden konsistent und exakt messen zu können. Die Smartphone- Lösung kombiniert hochpräzise barometrische Drucksensoren wie den BMP390 mit der Z-Achsen-Anwendung MBS (Metropolitan Beacon System) von NextNav für eine dreidimensionale Standortbestimmung.

Drucksensor ermittelt Kalorienverbrauch

Neben Notfallanwendungen ermöglicht der Sensor generell eine genauere Navigation in Innenräumen, beispielsweise zusammen mit dem Position-Tracking-Smart-Sensor BHI160BP von Bosch Sensortec. Dieser ergänzt beispielsweise GPS an Orten, wo keine direkte Satellitenverbindung möglich ist, wie in abgeschirmten Umgebungen.

Darüber hinaus unterstützt der barometrische Drucksensor erweiterte GPS-Anwendungen für die Navigation im Freien und ist in der Lage, den Kalorienverbrauch zu ermitteln. Über weiterentwickelte barometrische Druckmessung stellt der Sensor fest, ob ein Nutzer eine Steigung oder Treppe hinauf- oder hinunterläuft oder beispielsweise Gewichte während des Fitnesstrainings hebt. So hilft der Sensor dabei, den Kalorienverbrauch um bis zu 15% [2] genauer zu bestimmen. Fitnesstracker können damit zudem präziser berechnen, wie weit ein Anwender tatsächlich gegangen, gelaufen oder mit dem Fahrrad gefahren ist.

Sensor mit verbesserter Temperaturstabilität

Der Drucksensor erreicht eine typische relative Genauigkeit von ±0,03 hPa und die typische absolute Genauigkeit beträgt ±0,5 hPa. Die Genauigkeit ist das Ergebnis einer verbesserten Temperaturstabilität sowie eines verbesserten Driftverhaltens und Rauschens. Der Sensor bietet eine hohe Temperaturstabilität über den gesamten Betriebstemperatur- und Druckbereich von 0 bis 65 °C bzw. 700 bis 1100 hPa, mit einem durchschnittlichen Temperaturkoeffizienten-Offset (TCO) von ±0,6 Pa/K. Das typische Rauschen ist mit 0,9 Pa um 25% besser als bei dem Vorgängermodell BMP380. Der Sensor bietet außerdem eine hohe Langzeitstabilität und einen geringen Kurz- und Langzeitdrift.

Seine Maße betragen 2,0 mm x 2,0 mm x 0,75 mm und lässt sich in tragbare Geräte integrieren. Der Stromverbrauch liegt bei 3,2 µA bei 1 Hz (typisch) erlaubt eine lange Batterielebensdauer.

Referenzen

[1] PDF der FCC (englisch).

[2] Studie der University of California (PDF, englisch).

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