MERLIN – Multimodale Lokalisierung

In Zeiten Just-in-time vernetzter Produktion werden die Begriffe Produktion und Logistik beinahe in einem Atemzug genannt. Tatsächlich betragen über verschiedene Branchen hinweg die Logistikkosten rund 25 Prozent eines Produkts, weshalb besonders in diesem Bereich versucht wird, Einsparpotenziale zu heben, zumal die Logistikkosten über die Wertschöpfungskette skalieren. Dafür müssen Waren und Roboter verlässlich lokalisiert werden können.

Eine ressourcenschonende, zuverlässige und bezüglich Störungen resiliente Lokalisierung von Objekten ist daher ein aktuell hochrelevantes Thema für europäische kleine oder mittlere Unternehmen (KMU) und Industrie, um wettbewerbsfähig zu bleiben.

Beispiele sind die lückenlose Überwachung von Versorgungsketten für Medizintechnik und die Logistikketten im Bereich Automotive, mit deren Materialtransportern in Lager- und Produktionshallen. Daneben bieten sich zahlreiche mögliche Konsumeranwendungen, wie zum Beispiel Wohnen im Alter, Navigation im Einzelhandel oder in überdachten öffentlichen Räumen und im öffentlichen Verkehr an.

Jedoch ist die Lokalisierung für viele Innenraumanwendungen noch zu aufwändig, ungenau und oftmals lokal nicht verfügbar aufgrund von aktuell nur mit unvertretbar hohem Aufwand kontrollierbaren Störungen. Das Demonstrationsprojekt MERLIN – Multimodale effiziente und resiliente Lokalisierung für Intralogistik, Produktion und autonome Systeme – stellt daher durch Integration und fokussierte Weiterentwicklung bestehender führender Technologien ein kombiniertes Lokalisierungssystem als technischen Prototypen bereit.

Im Rahmen des Projekts sollen Ultraschall-, Bluetooth-, Ultraweitband- und RFID-Lokalisierung in ein verteiltes, teilweise energieautonomes Lokalisierungssystem integriert, die Daten geeignet fusioniert und ausgewertet werden. Das Vorgehen ist bezüglich weiterer Lokalisierungstechnologien erweiterbar, wie zum Beispiel Inertialsysteme (IMUs) oder optische Verfahren.

Zur optimalen Konfigurationen des Lokalisierungssystems bezüglich Zuverlässigkeit, Resilienz und Ressourcenschonung in Industrieanwendungen wird eine analytisch-tabellarische Konfigurations- und Analysefähigkeit bereitgestellt, vor allem um geeignete Technologien für industrielle Anwendungsszenarien auszuwählen. Zur Visualisierung der Lokalisierungsperformanz wird ingenieurtechnisch, mit Hilfe von empirischen Erfahrungswerten und eventuell physikalisch-simulativ ein Verfahren und eine Softwareanwendung bereitgestellt, die die räumliche Abdeckung, Genauigkeit und Störungsfestigkeit der Lokalisierung mit unterschiedlichen Technologien abschätzt. Dies dient auch dazu, die Installation von Lokalisierungssystemen zu konfigurieren, vor allem bezüglich Arten und Positionen von Empfängern. Beide Fähigkeiten werden auch im Rahmen der Entwicklung des Demonstrators im Projekt eingesetzt.

Das Lokalisierungssystem wird in Unterstützung mit mehreren Industriefirmen im Rahmen des Projekts in einer Produktionsumgebung demonstriert und validiert, einschließlich der Konfigurationsanalyse- und Visualisierungsfähigkeit.

Das Projekt adressiert im aktuell offenen Technologiewettbewerb zur Indoor-Lokalisierung die Herausforderung, optimale Technologiekombinationen zu ermitteln, schnell zu entwickeln und auf die umfangreichen Märkte über die teils langjährigen Partnerschaften mit der Industrie zu bringen. Dabei werden mit Hilfe der Konfigurationsanalysefähigkeit die erforderliche Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Resilienz der Lokalisierungssysteme in den unterschiedlichsten Anwendungskontexten ressourcenschonend bereitgestellt.  Patentfähige Neuerungen werden vor allem in der Kombination aus Algorithmen und verbesserter Hardware erwartet, insbesondere bezüglich Störungsresilienz.

Die Abbildung zeigt ein mögliches Beispiel für ein multimodales Lokalisierungssystem. Ferner werden die Partner und ihre Rollen aufgeführt:

• IMTEK: Weiterentwicklung Systemhardware, bestehen aus mobiler Sendeeinheit und stationären Ankerknoten, basierend auf den Technologien Bluetooth Low Energy (BLE) und Ultraschall,
• IIF: Übernimmt im Projekt die Entwicklung von Fusionsalgorithmen, der verschiedenen Lokalisierungstechnologien,
• Hahn-Schickard: Wird im Vorhaben die eingesetzten Technologien zur Indoor-Lokalisierung mit Ultra-Wideband (UWB) erweitern,
• Fraunhofer EMI: Projektkoordination und Bewertung der Zuverlässigkeit, Effizienz und Resilienz bezüglich der Störungen für die Industrieanwendungsfälle des Demonstrators.