Publication
P20 - Eine integrierte Datenstromverarbeitung zur Erfassung von Umweltlagebildern
Andrej Lejman; Oliver Ferdinand; Frederic Theodor Stahl
In: 22. GMA/ITG-Fachtagung Sensoren und Messsysteme 2024. GMA/ITG-Fachtagung (GMA/ITG), June 11-12, Nürnberg, Germany, Pages 499-504, ISBN 978-3-910600-01-0, Copernicus Publications, Göttingen, 6/2024.
Abstract
Sensoren werden vielfach zur Erfassung von Objekten und Objektmerkmalen eingesetzt, um ein möglichst vollständiges Situationsbewusstsein für großflächige Gebiete zu schaffen. Hierzu kann beispielsweise ein verteiltes Sensorbox-Netzwerk verwendet werden, indem die Vorteile heterogener Sensoren, das heißt Sensoren unterschiedlichster Typen, kombiniert und deren Sensordaten fusioniert werden. Ein solches Netzwerk besteht dabei aus mehreren einzelnen, geographisch verteilten Sensorbox-Knoten, die die Sensoren einbinden sowie deren Daten simultan erfassen. Über eine integrierte Datenstromverarbeitung können die heterogenen Sensordaten in einer einheitlich festgelegten Datenstruktur abgelegt und bearbeitet werden. Die Datenbasis aller Sensorbox-Knoten ermöglicht es nun, umfassende Umweltlagebilder zu erzeugen. In Häfen können so zum Beispiel Bewegungen einzelner Wasserfahrzeuge wahrgenommen und dokumentiert werden. Die Verarbeitung, Speicherung, Fusionierung sowie der Austausch von Sensordaten zwischen den Sensorbox-Knoten und möglichen Benutzern erfolgt dabei zentral über die sogenannte Middleware. Diese stellt, als Übersetzungsebene im Hintergrund, sowohl die Kommunikation als auch die Verwaltung zwischen Hardware- und Anwendungsebene zur Verfügung. Die Integration einer Middleware aus der Robotik bietet aufgrund ihrer Leistungsfähigkeit und Popularität eine valide Grundlage für eine integrierte Datenstromverarbeitung verteilter Sensoren, da – ähnlich einem Sensorbox-Knoten – heterogene Sensoren in die Roboter integriert werden, um die Umgebung wahrzunehmen. Mehrere Middleware Alternativen wurden auf Basis der ermittelten Anforderungen, wie etwa der Bedarf eines möglichst genauen Lokalisierungssystems, und ihrer Architekturen selbst miteinander verglichen. Hierbei wurde Robot Operating System (ROS) als geeignetste Middleware ausgewählt. Diese Arbeit stellt die Herausforderungen und Lösungen der Integration von ROS als solches Datenstrommanagement in bestehende Sensorbox-Knoten dar und zeigt erste Anwendungen und Ergebnisse.