In vielen Bereichen werden heutzutage autonome Transportsysteme eingesetzt und benötigt. Eine der großen Herausforderungen hierbei ist die Umsetzung des Navigationsverfahrens. Beschreibbare RFID-Tags bieten sich als eine Möglichkeit an, um ein flexibles und leicht installierbares System zu schaffen. Es existieren verschiedene Ansätze, die RFID für Navigationssysteme nutzen. Dabei wird meist die ID eines Tags genutzt, um eine Position zu erkennen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Pfadverlauf betreffende Informationen direkt in den Tags abzulegen. Dies wird ebenfalls in einigen Ansätzen verwandt. Dennoch sind keine Verfahren bekannt, die eine kontinuierliche Navigation nur anhand der Nutzung dezentral hinterlegter Daten realisieren und auf weitere Infrastruktur sowie eine absolute Lokalisierung verzichten. Ziel dieser Arbeit war es, die Realisierbarkeit eines solches Systems nachzuweisen und die notwendigen Voraussetzungen zu überprüfen. Es wurde ein allgemeiner Ansatz entwickelt, der als Basis für Algorithmen dienen kann, die das Schreiben und Folgen eines Pfades umsetzen. Mittels einer Testumgebung wurde gezeigt, dass ein Roboter mit zwei Lesegeräten und einer Richtungsbestimmung (beispielsweise mittels Kompass) in der Lage ist, einen Pfad zu schreiben, der zu einem späteren Zeitpunkt kontinuierlich und autonom verfolgt werden kann. Werden weniger als zwei Lesegeräte bzw. Antennen genutzt, können auftretende Positionierungsungenauigkeiten nicht erkannt werden und führen zu häufigen Pfadverlusten, die ein flüssigen Folgen verhindern. Die Richtungsbestimmung ist ebenfalls eine wichtige Voraussetzung. Des Weiteren kann die Verwendung einer eingeschränkten Pfadvorhersage (beispielsweise mittels Odometrie) nötig sein, wenn die Tagdichte in Bezug auf die Drehrate zu gering wird. Es stellte sich heraus, dass die erreichbare Fahrgeschwindigkeit der Roboter im Wesentlichen durch die Kommunikationsgeschwindigkeit des Lesegerätes mit den Tags limitiert wird. In diesem Zusammenhang ist das Inventory von Bedeutung, welches den Kommunikationsaufbau ermöglicht. Seine Aufgabe besteht darin, die IDs der erreichbaren Tags zu erkennen. Die Dauer des Inventorys hängt vom verwendeten Algorithmus und der Anzahl der zu bestimmenden Tags ab. Im weiteren Verlauf der Arbeit wurden Ansätze untersucht, um das Inventory und damit einhergehend die Fahrgeschwindigkeit zu beschleunigen. In vielen Bereichen werden heutzutage autonome Transportsysteme eingesetzt und benötigt. Eine der großen Herausforderungen hierbei ist die Umsetzung des Navigationsverfahrens. Beschreibbare RFID-Tags bieten sich als eine Möglichkeit an, um ein flexibles und leicht installierbares System zu schaffen. Es existieren verschiedene Ansätze, die RFID für Navigationssysteme nutzen. Dabei wird meist die ID eines Tags genutzt, um eine Position zu erkennen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Pfadverlauf betreffende Informationen direkt in den Tags abzulegen. Dies wird ebenfalls in einigen Ansätzen verwandt. Dennoch sind keine Verfahren bekannt, die eine kontinuierliche Navigation nur anhand der Nutzung dezentral hinterlegter Daten realisieren und auf weitere Infrastruktur sowie eine absolute Lokalisierung verzichten. Ziel dieser Arbeit war es, die Realisierbarkeit eines solches Systems nachzuweisen und die notwendigen Voraussetzungen zu überprüfen. Es wurde ein allgemeiner Ansatz entwickelt, der als Basis für Algorithmen dienen kann, die das Schreiben und Folgen eines Pfades umsetzen. Mittels einer Testumgebung wurde gezeigt, dass ein Roboter mit zwei Lesegeräten und einer Richtungsbestimmung (beispielsweise mittels Kompass) in der Lage ist, einen Pfad zu schreiben, der zu einem späteren Zeitpunkt kontinuierlich und autonom verfolgt werden kann. Werden weniger als zwei Lesegeräte bzw. Antennen genutzt, können auftretende Positionierungsungenauigkeiten nicht erkannt werden und führen zu häufigen Pfadverlusten, die ein flüssigen Folgen verhindern. Die Richtungsbestimmung ist ebenfalls eine wichtige Voraussetzung. Des Weiteren kann die Verwendung einer eingeschränkten Pfadvorhersage (beispielsweise mittels Odometrie) nötig sein, wenn die Tagdichte in Bezug auf die Drehrate zu gering wird. Es stellte sich heraus, dass die erreichbare Fahrgeschwindigkeit der Roboter im Wesentlichen durch die Kommunikationsgeschwindigkeit des Lesegerätes mit den Tags limitiert wird. In diesem Zusammenhang ist das Inventory von Bedeutung, welches den Kommunikationsaufbau ermöglicht. Seine Aufgabe besteht darin, die IDs der erreichbaren Tags zu erkennen. Die Dauer des Inventorys hängt vom verwendeten Algorithmus und der Anzahl der zu bestimmenden Tags ab. Im weiteren Verlauf der Arbeit wurden Ansätze untersucht, um das Inventory und damit einhergehend die Fahrgeschwindigkeit zu beschleunigen. In vielen Bereichen werden heutzutage autonome Transportsysteme eingesetzt und benötigt. Eine der großen Herausforderungen hierbei ist die Umsetzung des Navigationsverfahrens. Beschreibbare RFID-Tags bieten sich als eine Möglichkeit an, um ein flexibles und leicht installierbares System zu schaffen. Es existieren verschiedene Ansätze, die RFID für Navigationssysteme nutzen. Dabei wird meist die ID eines Tags genutzt, um eine Position zu erkennen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Pfadverlauf betreffende Informationen direkt in den Tags abzulegen. Dies wird ebenfalls in einigen Ansätzen verwandt. Dennoch sind keine Verfahren bekannt, die eine kontinuierliche Navigation nur anhand der Nutzung dezentral hinterlegter Daten realisieren und auf weitere Infrastruktur sowie eine absolute Lokalisierung verzichten. Ziel dieser Arbeit war es, die Realisierbarkeit eines solches Systems nachzuweisen und die notwendigen Voraussetzungen zu überprüfen. Es wurde ein allgemeiner Ansatz entwickelt, der als Basis für Algorithmen dienen kann, die das Schreiben und Folgen eines Pfades umsetzen. Mittels einer Testumgebung wurde gezeigt, dass ein Roboter mit zwei Lesegeräten und einer Richtungsbestimmung (beispielsweise mittels Kompass) in der Lage ist, einen Pfad zu schreiben, der zu einem späteren Zeitpunkt kontinuierlich und autonom verfolgt werden kann. Werden weniger als zwei Lesegeräte bzw. Antennen genutzt, können auftretende Positionierungsungenauigkeiten nicht erkannt werden und führen zu häufigen Pfadverlusten, die ein flüssigen Folgen verhindern. Die Richtungsbestimmung ist ebenfalls eine wichtige Voraussetzung. Des Weiteren kann die Verwendung einer eingeschränkten Pfadvorhersage (beispielsweise mittels Odometrie) nötig sein, wenn die Tagdichte in Bezug auf die Drehrate zu gering wird. Es stellte sich heraus, dass die erreichbare Fahrgeschwindigkeit der Roboter im Wesentlichen durch die Kommunikationsgeschwindigkeit des Lesegerätes mit den Tags limitiert wird. In diesem Zusammenhang ist das Inventory von Bedeutung, welches den Kommunikationsaufbau ermöglicht. Seine Aufgabe besteht darin, die IDs der erreichbaren Tags zu erkennen. Die Dauer des Inventorys hängt vom verwendeten Algorithmus und der Anzahl der zu bestimmenden Tags ab. Im weiteren Verlauf der Arbeit wurden Ansätze untersucht, um das Inventory und damit einhergehend die Fahrgeschwindigkeit zu beschleunigen. Es zeigte sich, dass die vorhandenen Algorithmen, die auf der Traversierung des Baums der möglichen Tags-IDs basieren, für Navigationssysteme nicht die besten Ergebnisse liefern. Es wurden verschiedene Optimierungen eingeführt, um diese Algorithmen zu verbessern.


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    Title :

    RFID-basierte Navigation für autonome Fahrzeuge


    Additional title:

    RFID based navigation for autonomous vehicles


    Contributors:

    Publication date :

    2011


    Size :

    159 Seiten, Bilder, Tabellen, 69 Quellen



    Type of media :

    Theses


    Type of material :

    Print


    Language :

    German




    RFID-basierte Navigation für autonome Fahrzeuge

    Bosien, Arne / Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Telematik | TIBKAT | 2012


    RFID-basierte Navigation für autonome Fahrzeuge

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