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Personen ohne GPS in einem Gebäude orten

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

Mithilfe eines Ortungssystems für Rettungskräfte lassen sich Personen ohne GPS in Gebäuden lokalisieren. Ein besonderes Merkmal des Messsystems ist die Analyse des menschlichen Gangs.

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Erhöhte Sicherheit für Rettungskräfte: Dank eines Ortungssystems lassen sich Laufwege nachvollziehen und Personen in einem Gebäude besser lokalisieren.
Erhöhte Sicherheit für Rettungskräfte: Dank eines Ortungssystems lassen sich Laufwege nachvollziehen und Personen in einem Gebäude besser lokalisieren.
(Bild: Robert Fuge, KIT)

Im Freien ist die Lokalisierung mit GPS problemlos möglich. Schon allein in Straßenschluchten von Großstädten stößt die Satellitenortung beispielsweise mit GPS an ihre Grenzen. Doch in einem Gebäude wird es schon schwieriger. Hier kann man sich anderer Techniken bedienen. Das kann beispielsweise über Ultra-Wideband-Funk erfolgen oder in einer Kombination aus Licht und Sensoren.

„Auch ein funktionierendes WLAN-Signal für eine Funkortung oder Baupläne eines Gebäudes können in Krisensituationen nicht vorausgesetzt werden“, sagt Nikolai Kronenwett vom Institut für Regelungs- und Steuerungssysteme des KIT. „Bislang existiert noch keine Technik, die eine zuverlässige Lokalisierung in Gebäuden ermöglicht.“ Gemeinsam mit Gert Trommer, emeritierter Professor des KIT, hat Kronenwett nun ein autonomes System entwickelt, mit dem sich Rettungskräfte speziell in Gebäuden ohne Funkverbindung nach außen lokalisieren lassen.

Richtung und Geschwindigkeit messen

Das entwickelte Messsystem ist nur wenige Zentimeter groß und lässt sich leicht am Schuh des Nutzers befestigen. Sensoren messen Beschleunigung und Drehraten und somit erkennt das System, in welche Richtung und mit welcher Geschwindigkeit sich eine Person bewegt. Die Technik ließe sich beispielsweise in Smartwatches einsetzen. „Das größte Alleinstellungsmerkmal des Messsystems ist die intelligente Standphasen-Klassifikation. Sie analysiert den menschlichen Gang und unterteilt ihn in vier verschiedene Phasen: die Stand- und die Abrollphase, die Schwungphase sowie die Belastungsantwort“, berichtet Kronenwett. Das entspricht einem normalen Vorwärtsschritt.

Außerdem erkenne die Sensorik durch die Montage des Messsystems am Fuß, wann der Nutzer stehen bleibt. Durch diese Null-Geschwindigkeitsmessungen könnten Sensorfehler geschätzt und kompensiert werden. Das verbessere die Genauigkeit der Lokalisierung enorm. Bevor jemand ein Gebäude betritt, erfasst das Messsystem einmalig die aktuelle Position über GPS. Danach benötigt es keine weiteren Signale.

Die Person wird einzig durch einen Algorithmus lokalisiert und dieser berechnet den aktuellen Standort auf Grundlage der Bewegungsinformationen, welche die Sensoren liefern. Über eine externe, unabhängige Funkverbindung werden dann die aktuellen Positionen aller Einsatzkräfte dem Einsatzleiter auf einen Computer übermittelt. So kennt dieser in einer Notsituation den genauen Standort der einzelnen Personen und kann schnellstmöglich reagieren.

Per Infrarot die Umgebung scannen

Neben dem Messsystem für den Fuß arbeitet Kronenwett außerdem an einem handgetragenen System. „Das Fußsystem bestimmt sehr genau die Position des Nutzers, es übermittelt aber keine Informationen über die Umgebung und den Aufbau des Gebäudes“, sagt der Wissenschaftler. „Das System wird an der Hand getragen und enthält eine Kamera, die mit Infrarot die Umgebung abscannt und so ein 3D-Modell der Räume erstellt, durch die eine Person läuft.“ Hiermit erhalte der Einsatzleiter einen besseren Überblick über die Situation innerhalb des Gebäudes.

Das Messsystem kann aber nicht nur bei der Ortung von in Not geratenen Rettungskräften helfen. Es könnte auch eingesetzt werden, um Polizei und Sicherheitspersonal an Flughäfen, Einkaufszentren oder (U-)Bahnhöfen zu lokalisieren, um Minenarbeiter in unterirdischen Höhlen oder Stollen zu orten oder auch als Orientierungshilfe für Blinde.

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