Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt mit dem System „NavShoe” eine Lösung, die eine Positionsbestimmung von Personen in Räumen ohne GNSS-Empfang mit einer Genauigkeit von unter einem Meter ermöglichen soll.
Der Einsatz in Gebäuden sowie Strukturen unter der Erde ist unter anderem dadurch bestimmt, dass der Empfang von GNSS-Positionsdaten aufgrund der Struktur nur begrenzt oder überhaupt nicht möglich ist. Dies verhindert die Positionsbestimmung von eingesetztem Personal und das damit verbundene Blue Force Tracking.
Im Rahmen der Veranstaltung „Angewandte Forschung für Verteidigung und Sicherheit in Deutschland“ der Studiengesellschaft der Deutschen Gesellschaft für Wehrtechnik mbH hat das Institut für Kommunikation und Navigation des DLR mit NavShoe eine Lösung präsentiert, an dem das Institut seit wenigen Monaten entwickelt und welches zukünftig die dreidimensionale Positionsbestimmung von Personen im Raum sicherstellen soll, ohne dass dafür eine Verbindung zu Navigationssatelliten notwendig ist.
Der DLR NavShoe ist ein kleines am Schuh des Trägers montiertes Messmodul, welches neben einem Inertialsensor auch über ein Barometer verfügt. Die inertiale Messeinheit ist für die Positionsbestimmung zuständig, während der barometrische Höhenmesser die Höhenbestimmung übernimmt. Die Kombination dieser beiden Sensoren ist nicht neu, neu ist der DLR-Ansatz diesen Sensor an einem Schuh des Trägers zu platzieren und dadurch die Genauigkeit des Systems zu verbessern.
Der Inertialsensor misst nach Angaben des DLR die Beschleunigung und die Rotationsbewegung des Fußes. Aus diesen Messwerten werden die Bewegung, Richtung und Position des Trägers kontinuierlich geschätzt und als Positions- sowie Bewegungsdaten an ein angebundenes Führungssystem weitergegeben. Da der Sensor nur an einem Fuß angebracht wird, kann das System genau zwischen Bewegung und Standphase unterscheiden. Dabei macht sich das System den Umstand des natürlichen Ganges zu nutzen. Sobald sich ein Mensch von A nach B bewegt, muss er einen Fuß anheben und an einer anderen Stelle positionieren, während das Standbein in dieser Phase am Boden bleibt. NavShoe erkennt diese Standphase beim Gehen und nutzt diese für die Rekalibrierung des Inertialsensors, um so die Sensordrift zu reduzieren und dadurch die Positionsbestimmung zu verfeinern. Als Sensordrift wird das Phänomen bezeichnet, dass die Messwerte eines Inertialsensors mit der Zeit schleichend von der tatsächlich gemessenen Position abweichen, selbst wenn sich eine Person nicht bewegt.
Nach Angaben des DLR-Vortragenden wurde NavShoe bereits in mehrstöckigen Gebäuden evaluiert. Dabei konnten Bewegungen über mehrere Räume sowie Etagen hinweg genau mitverfolgt werden.
Waldemar Geiger
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