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WestfälischeWilhelms-Universität Münster
WIRTSCHAFTSINFORMATIK
Indoor LocalizationIndoor Localization
Irene Ehrlich
06.07.2006
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WIRTSCHAFTSINFORMATIK
AgendaAgenda
1. Indoor- vs. Outdoor-Lokalisierung
2. Basisverfahren zur Indoor-Lokalisierung
3. Indoor-Positionssysteme
4. Bewertung der Verfahren
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WIRTSCHAFTSINFORMATIK
Indoor- vs. Outdoor-LokalisierungIndoor- vs. Outdoor-Lokalisierung
• Outdoor-Lokalisierung:
GPS kann nur außerhalb von Gebäuden genutzt werden
bessere Genauigkeit
möglichst schnelle Veränderungen registrieren
• Indoor-Lokalisierung:
relativ junges Verfahren
Anwendungen:
Überwachung von Kindern und älteren Personen,
Feuerwehr,
Militär,
Überwachung von Fahrzeugen in den Tiefgaragen,
...
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WIRTSCHAFTSINFORMATIK
Basisverfahren zur Indoor-Basisverfahren zur Indoor-LokalisierungLokalisierung
• Erforderliche Parameter:
Genauigkeit
Anwendungsabhängig
Skalierbarkeit
zusätzliche Infrastruktur
zusätzliche Kosten
Komplexität des Systems
der administrative Aufwand zur Verwaltung und Installation/Wartung der Soft- und Hardware-Infrastruktur soll minimal gehalten werden
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WIRTSCHAFTSINFORMATIK
Basisverfahren zur Indoor-Basisverfahren zur Indoor-LokalisierungLokalisierung
• Basisverfahren:
Tracking: Benutzer trägt eine Marke (Bat oder Badge), die von einem Sensornetz erkannt und verfolgt wird
Positioning: das Endgerät empfängt Signale von einem Sender (Baken oder Beacons) und berechnet seine aktuelle Position selbst
Indoor-Positionssysteme
Infrarot
• Active Badge
• WIPS
Funk Ultraschal visuell
• RFID
• Spot On
• Bluetooth
• Active Bat
• Cricket
• visual
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WIRTSCHAFTSINFORMATIK
Indoor-PositionssystemeIndoor-Positionssysteme - Infrarot - Infrarot
• Infrarot
Active Badge Tracking System
Benutzer trägt einen kleinen Infrarotsender (Badge) an der Kleidung
Infrarotsensoren empfangen das Signal und geben die Information weiter an den Server
Raumgenau
Sensoren weniger auffällig und deutlich billiger
WIPSWireless Indoor Positioning
System Positioning System
Infrarot-Sender sind fix installiert
Von den Benutzern werde diese empfangen und über WLAN an den Server weitergeleitet
Raumgenau, Badges sind komplexer aufgebaut
Eine Erweiterung des Systems auf mehrere Gebäude leichter zu realisieren
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WIRTSCHAFTSINFORMATIK
Indoor-PositionssystemeIndoor-Positionssysteme - Funk - Funk
• Funk
SpotON aktive RFID-Tags
Überbrückung größeren Entfernungen mit kleineren Antennen
jeder Teilnehmer trägt einen Funksender am Körper
komplexe Auswertung der Daten
gute Position, die zu allen gemessenen Signalstärken passt
Bluetooth Kommunikationsstandard für kurze Distanzen
automatische Erkennung
kostengünstige Ausstattung mit einer Bluetooth-Schnittstelle
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WIRTSCHAFTSINFORMATIK
Indoor-PositionssystemeIndoor-Positionssysteme - Ultraschall - Ultraschall
• Ultraschall
Active Bat Tracking System
Benutzer trägt einen Sender (Badges), der auf Anforderung eines Servers einen Ultraschall-Impuls auslöst
Die Anforderung des Servers geschieht über Funk
Auflösung ca. 10cm.
extrem hohe Kosten
Cricket Positioning System
Fest installierte Systeme
ein Funk und ein Ultraschall-Signal synchron
kein Server erforderlich
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WIRTSCHAFTSINFORMATIK
Bewertung der VerfahrenBewertung der Verfahren
Erreichbare Genauigkeit
Skalierbarkeit
Active Badge Raum Sensoren-Netzwerk; ein Sensor pro Zimmer, ein Badge pro Person
WIPS Raum Ein Sender pro Zimmer, ein Empfänger pro Person
SpotOn 3m Aktive RF-ID-Tags und -Leser
Bluetooth 2m Bluetooth-Geräte im max. Abstand von 8m
Active Bat 10cm Sensoren-Netzwerk, Bats
Cricket 1,2m x 1,2m Ein Sensor pro 1,44m2
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WIRTSCHAFTSINFORMATIK
Bewertung der VerfahrenBewertung der Verfahren
• Bieten ein sehr großes Potential für LBS
• dieser Bereich steht erst am Anfang seiner Entwicklung
• Noch sind diese Verfahren für viele Anwendungen
zu ungenau
die notwendige Infrastrukturen nicht flächendeckend verfügbar
die benötigten Hardwarekomponenten zu teuer
• Schwäche bei der Positionsbestimmung
• Lösung: Hybridsystemen
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WIRTSCHAFTSINFORMATIK
LiteraturverzeichnisLiteraturverzeichnis
1. P. Bahl, V. N.Padmanabhan: RADAR - An In-Building User Location and Tracking System
2. J. A. Tauber: “Indoor Location Systems for Pervasive Computing”3. J. Hightower, G. Borriello: Location Systems for Ubiquitous
Computing4. G. Schiele: “Positionierung von Benutzern innerhalb eines
Gebäudes“5. J. Roth: Mobile Computing Grundlagen, Technik, Konzepte. (in
German); Dpunkt Verlag, 20026. R. Zimmermann: Lokalisierung mobiler Geräte, Seminar Mobile
Computing, ETH Zürich, 2001, Abrufbar unter: http://www.vs.inf.ethz.ch/edu/SS2001/MC/beitraege/07-location-rep.pdf
7. T. Drosdol: Unterstützung symbolischer Koordinaten im Lokationsmanagement, Diplomarbeit, Universität Stuttgart, 2003
8. J. Schiller, A. Voisard: Location-Based Services; Morgan Kaufmann Verlag, 2004
9. A. Ward, A. Jones, A. Hopper: A New Location Tech- nique for the Active O ce. IEEE Personal Communications, 4, October 1997
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WIRTSCHAFTSINFORMATIK
Danke für Ihre Aufmerksamkeit!
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WIRTSCHAFTSINFORMATIK
Basisverfahren und –techniken zur Basisverfahren und –techniken zur Indoor-LokalisierungIndoor-Lokalisierung
• Techniken
Cell of Origin (COO) liegt eine Zellstruktur zu Grunde
leicht zu implementieren
Genauigkeit hängt von Größe und Form der Funkzellen ab
Messung der Signalstärke Die Stärke eines Signal nimmt mit zunehmender Entfernung zum Sender ab
anfällig gegenüber Hindernissen und Mehrwegeffekten des Signals
Angle of Arrival (AOA) Bestimmung der Richtung aus der ein Signal kommt
Time of Arrival (TOA) Ermittlung der Entfernung zwischen Sender und Empfänger mittels Signallaufzeit
Time Difference of Arrival (TDOA) Messung der Signallaufzeit zu drei verschiedenen Basisstationen
höhere Genauigkeit