I händelse av bränder, jordbävningar, eller i andra nödsituationer, Räddningsstyrkor kallas ofta för att befria personer som fastnat i byggnader. Dessa räddningsuppdrag är mycket riskabla:Faror är svåra att bedöma i förväg och hjälparna själva kan plötsligt behöva hjälp. För att stödja dem så snabbt som möjligt, forskare vid Karlsruhe Institute of Technology (KIT) har utvecklat ett system för att lokalisera skadade eller begravda räddningsstyrkor i byggnader. För positionering, ingen GPS-signal behövs.

Konventionella positioneringsmetoder som fungerar bra utomhus når sina gränser när de tillämpas inomhus. Satellitpositionering med GPS, till exempel, är mycket oprecis så snart hinder förhindrar direkt visuell kontakt med satelliten. "I krissituationer, en WLAN-signal för radiopositionering kan saknas och byggplaner för byggnader är inte alltid tillgängliga, " säger Nikolai Kronenwett på KIT:s Institute for Control Systems. "En teknik för tillförlitlig inomhuspositionering saknas fortfarande." Tillsammans med Gert Trommer, pensionerad professor i KIT, Kronenwett har nu utvecklat ett autonomt system för att lokalisera räddningsstyrkor i byggnader utan någon radioanslutning till utsidan.

Systemet fixerat till skon mäter riktning och hastighet

Mätsystemet på bara några centimeter i storlek kan enkelt fästas på användarens sko. Från de accelerationer och rotationshastigheter som mäts av sensorer, en persons rörelseriktning och hastighet kan bestämmas — en teknik som också används i smarta klockor. "Mätsystemets unika försäljningsargument är klassificering av smart stance-fas. En persons gång analyseras och fyra olika faser urskiljs:stance- och roll-off-faserna, svängfasen, och laddningssvar, " förklarar Kronenwett. Detta motsvarar ett normalt steg framåt. Sensorerna känner också av när rörelsen stannar. Dessa nollhastighetsmätningar hjälper till att uppskatta och kompensera sensorfel och förbättra positioneringsnoggrannheten avsevärt.

Innan du går in i en byggnad, systemet bestämmer den aktuella positionen med GPS. Sedan, inga ytterligare signaler behövs. En person positioneras med hjälp av en algoritm som beräknar sin nuvarande position utifrån rörelseinformationen från sensorerna. Via en extern, oberoende radioanslutning, aktuella positioner för alla räddningsstyrkor sänds till befälhavarens dator. I händelse av en nödsituation, de exakta platserna för personerna är kända och befälhavaren kan reagera snabbt.

System på handleden skannar omgivningen

Förutom mätsystemet fäst på foten, Kronenwett arbetar också med ett system som bärs på handleden. "Fotsystemet bestämmer exakt användarens position, men överför ingen information om omgivningen och byggnadens struktur, " säger forskaren. "Det handburna systemet innehåller en kamera som skannar omgivningen med infraröd strålning och genererar en 3D-modell av rummen genom vilka personen rör sig." befälhavaren får en bättre uppfattning om situationen inne i byggnaden.

Mätsystemet kan inte endast användas för positionering av räddningsstyrkor i nöd. Det kan också användas för att lokalisera polisstyrkor och säkerhetspersonal på flygplatser, i köpcentrum, eller vid tåg- och tunnelbanestationer, att hitta gruvarbetare i underjordiska grottor eller tunnlar, eller som orienteringshjälp för blinda.