Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen Positionierung.

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1 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen Positionierung mit GIS, mobile GIS Fußgängernavigation das Projekt

2 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen Was ist das NE X US-Projekt ?  instituts - und fakultätsübergreifendes Forschungsprojekt an der Universität Stuttart Untersuchung von Konzepten und Methoden zur Realisierung einer Plattform für ortsbezogene Anwendungen Einleitung

3 Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen Was sind ortsbezogene Anwendungen ?  Applikation ist jederzeit über die Position eines Nutzers im räumlichen Modell informiert  mobile Nutzer sind “ortsbewußt“  gezielter Zugriff auf räumliche Daten  Informationen werden entsprechend der Position bereitgestellt Einleitung

4 Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen Motivation  Problem: durch immer weiter wachsende Datenflut immer schwieriger Daten zu erhalten, die in diesem Moment relevant sind  Lösung: Location Based Services (ortsbezogene Dienste) Motivation

5 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen Motivatin existierende Anwendungen Insellösungen eigener Datenbestand eigene Sensoren Verfügbarkeit nur für diese Anwendung  Einrichtung neuer ortsbezogener Dienste hoher Aufwand Beschränkung der Funktionalität durch vergleichsweise kleinen Datenbestand Lösung: Problem: Nexus

6 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen Was bietet NE X US ? Motivation Zugriff beliebiger Anwendungen auf ein Modell der Welt Beispiel: Nutzung einer NEXUS station (PDA) Wegsuche Zugriff auf Webseiten Information über Fahrpreise Auskunft über Zugnummer und Abfahrtszeit Navigation Übermittlung historische Fakten von Gebäuden Mitteilung von Kaufhäusern über Angebote Wechsel zum Kaufhausinformationssystem....

7 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen Was bietet NEXUS ?  nimmt Personenleitsystem in Anspruch  gibt Ziel in NEXUS-Station (PDA) ein  Zugriff beliebiger Anwendungen auf ein Modell der Welt Motivation Beispiel: Geschäftsreisender Hbf  Sichtbarkeitsbereich einer virtuellen Litfasssäule  Information über Tagungsablauf  Anzeigen aller Restaurants im Umkreis von 500 m  Anzeigen der Speisekarte  Aktiver Zugriff auf Informationen über Gebäude durch telepointing

8 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen Wie funktioniert Fußgängernavigation mit NE X US ? das System Augmented World (AW) Repräsentation der realen Welt durch ein räumliches Modelle Erweiterung der virtuellen Welt durch virtuelle Objekte (VOs) z.B. virtuelle Litfasssäulen (ViLis)  augmented world oder augmented reality Internetbasierte Informationssysteme Virtuelles Modell, erweitert um virtuelle Litfasssäulen Mobiler Benutzer in der realen Welt Datenmodell

9 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen das System Wie funktioniert Fußgängernavigation mit NEXUS ?  Repräsentation der realen Welt durch ein räumliches Modell ( 2D/3D) Erweiterung der virtuellen Welt durch virtuelle Objekte (Vos) z.B. virtuelle Litfasssäulen (ViLis) Datenmodell Augmented World (AW)  augmented world oder augmented reality

10 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen das System Augmented World (AW) Datenmodell die gesamte NEXUS Welt oder AW besteht aus mehreren Augmented Area Models (AAM) jedes AAM ist eine räumliches Objekt Modell jedes räumliche Objekt Modell enthält VOs Interaction VOs AW AAM rM

11 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen Augmented World (AW)  ViLis Aufstellung an beliebigem Ort festgelegter Sichtbarkeitsbereich Verfürgbarkeit externer Informationsquellen Verknüpfung von Informationen mit besimmten Orten  strukturierte Bereitstellung von Informationen Datenmodell

12 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen Augmented World (AW)  Zugriff auf Informationen passiv: automatische Übermittlung z.B. Sonderangebote aktiv: Telepointing Ausrichtung eines Sensors auf Objekt zur Identifikation Datenmodell

13 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen Übersicht Zweck Verwaltung eines verteilten dynamischen räumlichen Modells Verknüpfung von raumbezogener Information und Nutzerposition Angebot von für ortsbezogene Applikationen relevanten Diensten

14 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen Übersicht  Zusammenwirken verschiedener Komponenten Architektur der Plattform

15 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen NEXUS Klient / Applikation  Sensoren zur Positionierung  Komponenten zur Mobilkommunikation  User Interface unterschiedliche Applikationen  Globale Anwendungen z.B Stadtinformationssysteme  Lokale Anwendungen z.B. Messeinformationssysteme  Navigation NEXUS-Station mobile Kleinrechner z.BPDA;Notebook... Daten User

16 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen User Interface  Schnittstelle zwischen Applikation und Plattform  standardisiert  integriert auf mobilen Endgeräten  Berücksichtigung der geräte - und infrastrukturspezifischen Gegebenheiten z.B. unterschiedliche Speicherkapazitäten, Displays...  plattformunabhängige Bereitstellung von NEXUS

17 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen Kommunikation  Regelung des Informationsaustauschs zwischen den zwischen den einzelnen Komponenten bzw. Klienten und Plattform Unterstützung gängiger Übertragungstechniken Mobiltelefonnetzen wie GSM Bluetooth WLAN (Wireless Local Area Networks) GPRS (General Packet Radio Service) UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) Kommunik.

18 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen Sensorsystem  Positionierung von mobilen Objekten in Echtzeit als Vorraussetzung für ortsbewußte Anwendungen verschiedene Positionierungskomponenten auf Grund unterschiedlicher Einsatzgebiete  multi - sensor tool Sensorsystem

19 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen Sensorsystem  multi - sensor tool Unterscheidung zwischen indoor und outdoor Sensoren im Außenbereich versagen generell im Innenbereich Hauptsensor Stützsensor indoor outdoor GPS/DGPS Active Badge System digitaler Schrittzähler digital er Kompass Bildinterpretati onsverfahren Sensorsystem

20 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen Sensorsystem  Weitergabe der Einzelergebnisse an die Datenverwaltung  Aggregation mittels speziellen Integrationsmoduls zu einem einzigen Koordinatenpaar Sensorsystem

21 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen Sensorsystem  indoor Infrarot Signale z.B Active Badge System Funksysteme z.B Blutooth Technology Video Kameras Imaging Sensors Sensorsystem

22 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen Active Badge Systeme  jeder Nutzer erhält eine Active Badge mit einer eindeutigen ID Funktionsweise entspricht einem Transpondersystem alle 10 Sekunden Sendung eines Infrarotsignals  Ausstattung jedes Raumes mit ein oder mehr vernetzten Sensoren Erkennung der Signale Übermittlung an einen Zentralrechner Sensorsystem

23 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen Active Badge System Sensor = Empfänger Active Badge = Sender  Räume sind natürliche Grenzen für IR-Signale  Genauigkeit = Raum Sensorsystem

24 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen Active Badge System  Vorteile: Einfache Realisierung  Nachteile: Realisierung verursacht Probleme z.B. bei der Anwendung in Stadtgebieten hohe Kosten Sensorsystem

25 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen Bluetooth Technology  Funksystem Verwendung des weltweiten lizenzfreien 2.4 GHz Bands  Funkmodul in Nexus - Station integriert  Empfänger sind rasterförmig angebracht (Abstand 10 - 20 m) garantiert komplette Überdeckung  Datentransfer zwischen bluetooth Empfänger und Nexus Station bis zu einer Distanz von 10 Metern Sensorsystem

26 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen Bluetooth Technology  automatische Verbindungsherstellung zwischen der Nexus Station des Nutzers und den fest installierten Bluetooth Elementen  Bluetooth Haupstation kennt Position der Bluetooth Elemente erkennt welche Nexus Station mit Element kommuniziert  Lokalisierung der Nutzerposition mit Genauigkeit einer Zellengröße (10 m) Sensorsystem

27 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen Imaging Sensors  Verwendung von Digitalkameras in Verbindung mit Bildinterpretationssystemen kodierte Marken trägt Kamera Sensorsystem

28 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen  1.Schritt Verwendung kodierter Marken räumlicher Rückwertsschnitt  Identifikation und Lokalisierung des Nutzers Imaging Sensors Sensorsystem

29 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen Imaging Sensors  2.Schritt Identifikation markanter Punkte im Raum z.B. besondere Punkte oder Linien = “tie points“ Korrelation zur Herstellung des Zusammenhangs zwischen den Merkmalen der realen Objekte und dem Objektmodel  Bestimmung der Orientierung Sensorsystem

30 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen Video Kameras  fest installierte Kameras  Positionsbestimmung der Person über Bildanalyseverfahren  liefert exakte Positionsinformation Sensorsystem

31 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen Sensorsystem  Outdoor DGPS / GPS Digitalkamera Digitalkompass Schrittmesser GSM (Global System for Mobile Communication) Sensorsystem

32 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen GPS / DGPS  Hauptsensor zur Lokalisierung  Garmin 25 LP DGPS Empfänger  Nutzung des ALF Dienstes, bereitgestellt von der Deutschen Telekom Alle 3 Sekunden Sendung von Korrekturdaten über Langwelle (Sendestation Mainflingen) Reichweite: gesamt Deutschland 600-800 km  DGPS wird realisiert Sensorsystem

33 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen GPS / DGPS  Genauigkeit abhängig von Distanz zwischen Referenzstation und Empfänger Positionierungsgenauigkeit im Bereich 2-5 m Fehler ist linear  Weitere zufällige Fehler z.B. multipath, Interferenzen, andere Fehler in Abhängigkeit von der Sattelitenkonstellation Sensorsystem

34 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen GPS / DGPS  Genauigkeit um 3 m wurde erreicht  maximaler Fehler von 10 m In manchen Punkten  Zufriedenstellendes Ergebnis Problem: Teilweise keine Satellitensichtbarkeit in Städten z.B. Abschirmung durch enge Straßen oder hohe Gebäude  DGPS ist nicht immer einsetzbar  Zusätzliche Systeme sind notwendig z.B. Digitalkompass+Schrittzähler Sensorsystem

35 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen Digitalkamera  digitale Kamera mit entsprechender Schnittstelle  digitale Übertragung der Daten  neben reinen Bildinformationen werden Blickrichtung, Neigung und Distanz zum Objekt benötigt integriertes System aus DGPS, Kompass, Neigungs- u. Distanzmesser  Orientierung und Position der Kamera Sensorsystem

36 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen GSM  Realisiert als zellenförmiges Netzwerk  Indirekte Positionierung GSM Provider weiß in welcher Zelle sich der Nutzer befindet Stellt diese Information dem Nutzer zu Verfürgung Koordinaten jeder Zelle sind bekannt  Position mit einer Genauigkeit von 100 m Sensorsystem

37 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen Sensorsystem  multi – sensor tool unterschiedliche Genauigkeiten  Entscheidung für angebrachtesten Sensor in Abhängigkeit vom Zweck Genauigkeitssteigerung durch Kombination der Ergebnisse basierend auf unterschiedlichen Sensoren  z.B. Kalman Filterung Sensorsystem

38 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen Datenmangement  Speicherung von Modellen der realen Welt und Verarbeitung von Anfragen  Aufbereitung raumbezogener Daten gemäß der individuellen Anforderung der unterschiedlichen Applikationen Anbieten der Daten in unterschiedlichen Repräsentationen Grobe Auflösung bis zu hochdetallierten Darstellungen

39 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen Datenmanagement  Verwaltung großer Datenmengen und Anfragen unterschiedlicher Nutzer gleichzeitig Daten auf verschiedene Server verteilen

40 Einleitung Motivation das System Datenmodell Architektur der Plattform Klient/Appl. User Interface Kommunik. Sensorsystem Datenmange Anmerkungen Fazit NE X US ist in jeder Hinsicht vielfältig Anmerkungen