Applikationsspezifische Sensorknoten Die Komplexität von Sensordatenfusion einfach beherrschen

In künftigen Generationen von Consumer-Geräten arbeitet eine Vielzahl von Sensoren – über Sensorfusion werden sie sinnvoll kombiniert. Bosch Sensortec hat nun Sensorknoten entwickelt, die es System-Designern ermöglichen, von der hochkomplexen Sensorfusion zu profitieren.

Sensoren für die unterschiedlichsten Einsatzbereiche haben der Elektronik über die letzten Jahre einen deutlichen Schub gegeben. Heute sind sie aus Flugzeugen, Autos, Smartphones und weiteren Geräten der Consumer-Elektronik nicht mehr wegzudenken. Erst die Sensoren verwandeln Maschinen wie Motoren, Industrieroboter, Mobiltelefone, tragbare vernetzte Geräte sowie Wearable Devices in intelligente Systeme.  

Die Sensortechnik hat sich stürmisch entwickelt. Die Sensoren von heute ermöglichen Systeme, die das Attribut intelligent wirklich verdient haben – und die deshalb unser Leben nachhaltig verändern werden.

Um diese intelligenten Systeme realisieren zu können, muss allerdings eine Voraussetzung erfüllt sein: Die Ingenieure müssen das hochkomplexe Zusammenspiel mehrerer Sensoren in einem System beherrschen und hinsichtlich Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit optimieren können. Jeder einzelne Sensor stellt eigene Anforderungen für seinen Betrieb im System. Sollen verschiedene Sensoren zusammen arbeiten, so steigt die Entwicklungs- und Verifikationszeit des Systems proportional zur Design-Komplexität. Das gilt nicht nur für die Hardware, sondern erstreckt sich auch auf die Software. Hardware-Software-Co-Design-Strategien sind erforderlich, um die vielen Sensordaten der unterschiedlichen Sensortypen so auszuwerten, dass das System von außen betrachtet „intelligent“ handelt.

In einem Gerät führt jeder eingebaute Sensor eine spezifische, wohldefinierte Funktion aus. Sensordatenfusion-Algorithmen verarbeiten die Daten dieser Sensoren, um daraus die für die nächsthöhere Ebene relevanten Informationen heraus zu filtern. Eine solche relevante Information kann beispielsweise eine genaue Standortbestimmung oder eine Bewegungsrichtung sein, die der Algorithmus aus den Daten von Beschleunigungssensoren, Gyroskopen, Geo-magnetische Sensoren und sogar Drucksensoren ermittelt hat. Das ist die Bedeutung, die hinter dem Begriff Sensordatenfusion steckt. Die Effektivität dieser Sensordatenfusion-Algorithmen liefert zum Schluss die einfache und hochpräzise Information, auf deren Basis die Anwendung auf Systemebene erst funktionieren kann.

Häufig können nur mehrere Sensoren in Kombination zu klaren und eindeutigen Bestimmungen des Ortes, der Bewegung, der Rotation, der Temperatur oder des Druckes führen. Ob für die Steuerung von Robotern im Industrieumfeld, ob für die Abwicklung von Logistikprozessen oder in der mittlerweile schon fast unüberschaubaren Zahl der Consumer-Geräte – überall bilden die präzisen Informationen, die aus den Sensordaten ermittelt werden, die Voraussetzung für die einwandfreie Funktion. Sogar der Hobby-Elektroniker profitiert von Sensordatenfusion.