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Sensoren zur Ortung Mit MEMS-Bausteinen lassen sich Personen in Gebäuden exakt orten

Autor / Redakteur: Bob Scannell* / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Dank der Informationen verschiedener Sensoren ist es möglich, Feuerwehr und Rettungskräfte in Gebäuden bis auf wenige Meter genau zu orten. Diese Sensoren sind zudem mit der Cloud verbunden.

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Ersthelfer im Einsatz: Mit dem Sensor-Fusion-Konzept lassen sich Feuerwehr und Rettungskräfte exakt in einem Gebäude orten.
Ersthelfer im Einsatz: Mit dem Sensor-Fusion-Konzept lassen sich Feuerwehr und Rettungskräfte exakt in einem Gebäude orten.
(Bild: Felix Abraham/Fotolia.com)

Wenn Feuerwehr und Rettungskräfte Leben in Gebäuden retten, dann sollten die Einsatzkräfte geortet werden können. Dieses hochgesteckte Ziel wird seit Jahren diskutiert. Angestrebt wird die punktgenaue Ortung von Hilfs- und Einsatzkräften auf wenige Meter genau und das über viele Minuten des Einsatzes hinweg. Das sind fast die gleichen Ziele wie bei Leitsystemen für taktische Flugkörper, für die es bereits Lösungen gibt.

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Allerdings kosten sie mindestens 10.000 US-Dollar und sie stellen hohe Anforderungen an Abmessungen, Gewicht und Leistungsaufnahme. Verwendet wurden diese Lösungen in frühen Proof-of-Concept-Demonstratoren für Ersthelfer. Allerdings waren die Kosten zu hoch und auch die Handhabe im Einsatz für Feuerwehr und Rettungskräfte erwies sich als unpraktisch.

Unterschiedliche Sensoren und Cloud-Verknüpfung

Ersthelfer genau zu lokalisieren bleibt deshalb eine der komplexesten Standortanwendungen. Es gibt keine Patentlösung für einen Sensor, der die gewünschten Ziele erreichen kann. Vielmehr sind unterschiedliche Techniken mit ganz speziellen Fähigkeiten notwendig. Außerdem müsste das Konzept über umfangreiche Sensor-Fusion- und Systemintegration verfügen. Als Basis für eine mögliche Lösung dienen hochleistungsfähige MEMS-Inertialsensoren. Im folgenden Beitrag stellen wir ein komplettes System vor, welches Daten mit unterschiedlichen Sensoren erfasst und zudem mit der Cloud verbunden ist. Die dabei gewonnenen Daten werden mit leistungsfähigen Algorithmen ausgewertet.

Für einen Systementwickler ergeben sich drei Herausforderungen: Ausgangslage, Umweltaspekte und Sensor- (Informations-)Fusion. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Eingangs genannten Einsatzszenarien der Ersthelfer sehr komplex und die Umgebungen unterschiedlich sowie in ihrer Beschaffenheit extrem sind. Während eines Brand- oder Katastrophenfalls verlaufen die Such- und Rettungsaktionen diszipliniert.

Ein Ortungssystem für die Rettungskräfte muss sich an die in der Praxis vorhandenen Strukturen und das Equipment anpassen. Daraus ergibt sich die Anforderung, dass die Einsatzkräfte ohne feste oder Ad-hoc-Infrastruktur einsatzbereit sein müssen. Schließlich tragen die Rettungskräfte teure und schwere Gerätschaften. Ziel muss es sein, ein kostengünstiges und vor allem leicht zu tragendes System zu entwickeln. Ein Smartphone für Ersthelfer erfüllt nicht die erforderlichen Leistungsdaten, da diese nicht präzise genug arbeiten.

Von Seiten der Umwelt-Aspekte ist bekannt, dass sich mit GPS im Freien mittlerweile sehr genau der Standort lokalisieren lässt. Schwieriger wird es, wenn Personen in einem Gebäude lokalisiert werden müssen oder sie ständig zwischen im Gebäude oder im Freien agieren. Es gibt aktuell auch für große Gebäude und Ladengeschäfte die Möglichkeit, im Inneren Personen zu orten. Dazu greift man auf bestehende Infrastrukturen wie Sensoren zurück. Das ist allerdings für die Ziele von Ersthelfern zu ungenau und auch zu unpraktisch. Ein Systementwickler eines Trackingsystems muss sich über die Designdefinition, die Komponentenauswahl und über die Konzepte zur Risikominimierung Gedanken machen:

  • HF-Ausbreitungswege,
  • Auswirkungen von Temperatur/Schock auf Sensoren und
  • Potenzial für beschädigte/geänderte Infrastruktur.

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