Indoor "Reverse GPS" - möglich?

[Cytrox]

Hi,

ich wollte fragen ob es irgendwie möglich ist, innerhalb der eigenen 4 Wände eine Art "Positionierungssystem" aufzustellen...

Es soll aber nicht wie GPS funktionieren sondern umgekehrt - also ein "Punkt" soll ein Signal aussenden das von Geräten in der Nähe empfangen wird, welche dann die Position ausrechnen

Theoretisch sollte es ja über Triangulation gehen, nur es sollte halt auch in 3D Funktioniren - also über mehrere Stockwerke hinweg.

Ich habe mir überlegt dass es mit WLAN Hardware irgendwie sollte - bei Handies geht's ja auch, und die Protokolle sind ja nicht so unterschiedlich - aber es stellt sich die Frage wie genau das ganze ist oder ob man doch speziellere Hardware braucht.


Weiß wer von euch mehr zu dem Thema?

 

[1668mib]

Und was soll das konkret mit den Protokollen zu tun haben? oO

Vermutlich wird man spezielle Hardware brauchen, dann ist es direkt fraglich, ob man da die WLAN-Technologie überhaupt verwenden soll, oder nicht direkt Hardware, die Funktionen für genau diese Zwecke bietet...

Und ich weiß nicht ob es nicht einfacher wäre, einfach auch über die Signallaufzeiten die Position zu ermitteln... denn mir ist nicht klar, wie du auf die Winkel kommen willst...

 

[gustl87]

Na klar geht das auch in 3d - aber dafür brauchst du dann nicht mindestens 3 Empfänger an unterschiedlichen orten, sondern 4 und müssen alle Raumrichtiungen abdecken bzw. die 4 dürfen nicht alle auf einer Ebene sein und 3 davon dürfen auch nicht auf einer Geraden liegen.

Und dann schickt dein zu messendes Gerät Pakete per Wlan oder sonst was weg. In dem Paket steht drinnen wann es gesendet wurde. Und dann bekommen alle Empfänger das Paket und schauen auf ihre Uhr (die natürlich sehr genau und abgeglichen seien muss) und sagen dann einem Rechner den Namen des Epfängers, und wie Lange das Paket vom Sender bis zum Empfänger gebraucht hat. Hat der Rechner dann alle Daten von allen Empfängern die das Paket bekomen haben, dann kann er anhand der Dauer die das Paket vom Sender zum Empfänger unterwegs war berechnen wo sich der Sender befunden hat zum Zeitpunkt des versendens. Natürlich braucht der Rechner dazu auch noch die Koordinaten der Empfänger weil er an hand derer Fixpunkte den Sender ortet.

Mathematisch ist das auch nicht wirklich schwer ... aber sehr schwer wird die technische Umsetzung.
Das geht zwar mit normaler und relativ billiger Hardware, aber man muss im Protokoll sehr weit unten anfangen. Normalerweise bucht sich ein Wlan Gerät immer nur bei einem Empfänger/Masten ein, und hier muss man aber von allen Empfängern die Daten bekommen, also auch daten wenn diese nicht wichtig im Sinne der Informationsübertragung sind.

Hier wurde das schonmal versucht, allerdings mit RFIDs, die brauchen keinen Akku und sind daher über längere Zeit ortbar.
http://www.openbeacon.org/

Edith:

Wlan-Hardware geht da schon - ist auch recht preiswert und die Pakete haben ja auch einen Timestamp. Nur muss man eben schaffen an mehreren Punkten (also mit mehreren Empfängern) gleichzeitig genau das selbe Paket (mit demselben Timestamp) mitzühören/zu empfangen und muss dann auch noch die Latenz ausrechnen und die Latenzen untereinander in ein 3d Bild rechnen. Das geht ganz bestimmt nicht so einfach, aber viele Treiber für Wlan-Hardware bieten die Möglichkeit den Traffic genau anzugucken und in einzelne Pakete zu gucken - nur muss man das noch automatisieren.

-gb-

 

[1668mib]

@guestl87: Ok, oder halt spezielle Software... muss man halt sehen, was man leichter bekommt :-)

 

[gustl87]

Oder wie leicht man sich beim selber stricken tut^^ also ganz ehrlich für den Hausgebrauch würde ich so ein Projekt nie anfangen, ausser ich würde mich sehr sehr gut mit Netzwerkprotokollen, Hardware und Linux auskennen und noch programmieren können.

Ja eine Fertiglösung ist da oft einfacher das stimmt!

-gb-

 

[Cytrox]

Und dann schickt dein zu messendes Gerät Pakete per Wlan oder sonst was weg. In dem Paket steht drinnen wann es gesendet wurde. Und dann bekommen alle Empfänger das Paket und schauen auf ihre Uhr (die natürlich sehr genau und abgeglichen seien muss) und sagen dann einem Rechner den Namen des Epfängers, und wie Lange das Paket vom Sender bis zum Empfänger gebraucht hat.

Naja, das ist dann aber wieder wie bie GPS - ich würde die Berechnung der Position aber nur ungern im Gerät das "aufgespürt" werden soll ausrechnen
Kann ich nicht einfach die Daten der WLAN-Stationen hernehmen?

Normalerweise bucht sich ein Wlan Gerät immer nur bei einem Empfänger/Masten ein, und hier muss man aber von allen Empfängern die Daten bekommen.

Ja, das ist ein problem - aber man muss sich ja nicht bei allen stationen "einbuchen" oder? Reicht es nicht einfach bekannt zu geben dass man "da ist" (was ja immer noch statt findet auch wenn man sich wo einbucht)

Wlan-Hardware geht da schon - ist auch recht preiswert und die Pakete haben ja auch einen Timestamp. Nur muss man eben schaffen an mehreren Punkten (also mit mehreren Empfängern) gleichzeitig genau das selbe Paket (mit demselben Timestamp) mitzühören/zu empfangen und muss dann auch noch die Latenz ausrechnen und die Latenzen untereinander in ein 3d Bild rechnen.

Hm... du sagst also ich soll das ganze über die Latenz-Zeiten ausrechnen? Das problem dabei ist - imho - dass es recht ungenau wird, weil die räumliche Ausdehnung sehr klein ist (insgesamt geht's hier um eine Fläche < 150m²), und die Zeit für die Sotware das Paket zu bearbeiten ("verpacken", "auspacken", etc.) im Verhältniss zur eigentlichen Signallaufzeit recht groß sein wird.
Ich hätte gehofft das man das irgendwie über "statischere" Werte berechnen könnte - z.b. Signalstärke oder -Qualität - Im gegensatz zu GPS darf die bestimmung der Position ja ruhig ein wenig dauern, und ich muss auch nicht die Geschwindigkeit berechnen mit der sich etwas bewegt (weil es sich vermutlich nicht bewegen wird)

Hier wurde das schonmal versucht, allerdings mit RFIDs, die brauchen keinen Akku und sind daher über längere Zeit ortbar.

Ja das wär dann der nächste Schritt gewesen - Billige Hardware zu finden die ein brauchbares signal aussenden kann (daher auch der wunsch möglichst wenig Logik hier verpacken zu müssen)
Weißt du in etwa wie hoch die Kosten für RFID Hardware sind?

 

[gustl87]

Klar kann man die Daten der Wlan Stationen verwenden ... auf denen läuft auch ein richtiges OS, meist Linux und da lässt sich mit Treibern schon sehr viel anstellen.

Natürlich muss sich das zu ortende Gerät auch nicht einbuchen, es schickt die Daten ja auch so oder es bucht sich an einer Station ein und alle können trotzdem mithören. Und in den Paketen ist natürlich auch der Timestamp wann die gesendet wurden.

Nur müssen alle Empfangsstationen die orten sollen, genau syncronisiert sein von der Zeit her, sonst werden die Latenzen verzerrt.

Und ja der Raum ist recht klein aber das macht nicht viel, GPS funktioniert auch mit elektromagnetischen Wellen und ist auf 3 Meter genau in etwa, das sollte also auch mit Wlan machbar sein. Solche Pakete müssen zum glück nicht groß bearbeitet werden - das macht schon die Hardware des Netzwerkchips und das geht recht flott.

Nun die Signalstärke ... klar damit könnte man das auch machen aber das hat fette Nachteile. Denn das Signal wird nicht schön gleichmäßig Kugelförmig schwächer wie es im freien Raum ist, sondern es wird ziemlich verunstaltet an allem möglichen. Wände dämpfen es, Flächen können es reflektieren - naja kann man schon versuchen und ist vielleicht auch einfacher aber auch nicht unbedingt genau.

Mit RFID kenne ich mich leider nicht aus - die selber sind vermutlich richtig billig, sind ja schon überall drinnen, aber die Lesehardware könnte teuer werden.

-gb-

 

[Cytrox]

auf 3 Meter genau?

wenn überlegt das die "Kantenlänge" von einem Zimmer im Schnitt nicht viel größer ist als 3m ist das nicht wirklich zufriedenstellend - ich hatte gehofft das ganze auf ein paar cm genau zu bekommen :\

Mal abgesehen von den Kosten und den vielen Umständen würde es vermutlich auch nicht viel helfen mehrere WLAN-Stationen in jedem Zimmer aufzustellen oder?

 

[gustl87]

Ich habe leider keine Ahnung wie genau man mit standard Hardware die Latenz messen kann.

Alternativ kann man das vielleicht doch über die Sendestärke machen, aber da muss man um eben dämpfende Wände und so auszuschließen, richtig viele Empfänger aufbauen, also so in jedem Zimmer 3 oder so ... die müssen ja auch nix können, sondern müssen nur die Feldstärke messen wie diese total billigen Wlan-Finder die per LED dann anzeigen ob ein Wlan in der Nähe ist. Jetzt ist damit aber das Problem, dass man von denen allen dann die Daten irgendwie zentral sammeln muss.

H vielleicht ging es mit akkustischen Signalen besser ... sprich dein zu ortendes Gerät pipst alle paar Sekunden in einem Ferquenzband, dass das menschliche Gehör nicht mehr wahrnimmt, und die Empfänger haben Micros und notieren genau wann sie den Pipser jeweils hören. Hierbei ist das Problem, dass ein Pipser keinen Timestamp hat, man also genau wissen muss, wann das zu ortende Gerät gepipst hat. die Empfänger müssen natürlich auch zeitlich synchron sein.
Aber das akkustische Signal wäre eben deutlich langsamer als eine E-Welle und daher bekommt man auch eine deutlich höhere Latenz bzw. höhere Latenzunterschiede die man dann vielleicht besser messen könnte ... aber da kann ich auch nicht weiter helfen. Wäre eben ein aufwändigeres Hobbyprojekt.

-gb-

 

[Cytrox]

Hm... piepsen - ob das noch funktoiniert wenn viele Geräte "hin und her" piepsen :\

Naja mal sehen was sich von den vielen Vorschlägen umsätzen lässt

Vielen dank für deine Hilfe gustl87!

 

[gustl87]

Wieso hin und her pipsen und mehrere? Willst du mehrere Geräte orten? Weil wenn du nur eines orten willst, dann muss auch nur dieses eine pipsen - und wenn es mehrere wären, müsste man die pipser noch trennen, frequenzmäßig. sprich man nimmt einfach andere tonhöhen und trennt dann die Signale die die Micros einfangen - aber wie man sowas softwareseitig umsetzt weiss ich nicht.

Also viel Spaß beim Basteln :-D

-gb-