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WIRTSCHAFTSINFORMATIK Westfälische Wilhelms-Universität Münster WIRTSCHAFTS INFORMATIK Indoor Localization Irene Ehrlich 06.07.2006.

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1 WIRTSCHAFTSINFORMATIK Westfälische Wilhelms-Universität Münster WIRTSCHAFTS INFORMATIK Indoor Localization Irene Ehrlich

2 2 WIRTSCHAFTS INFORMATIKAgenda 1.Indoor- vs. Outdoor-Lokalisierung 2.Basisverfahren zur Indoor- Lokalisierung 3.Indoor-Positionssysteme 4.Bewertung der Verfahren

3 3 WIRTSCHAFTS INFORMATIK Indoor- 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,...

4 4 WIRTSCHAFTS INFORMATIK Basisverfahren zur Indoor- Lokalisierung 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

5 5 WIRTSCHAFTS INFORMATIK Basisverfahren zur Indoor- Lokalisierung 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 FunkUltraschalvisuell RFID Spot On Bluetooth Active Bat Cricket visual

6 6 WIRTSCHAFTS INFORMATIK Indoor-Positionssysteme - 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 WIPS Wireless 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

7 7 WIRTSCHAFTS INFORMATIK Indoor-Positionssysteme - 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

8 8 WIRTSCHAFTS INFORMATIK Indoor-Positionssysteme - 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

9 9 WIRTSCHAFTS INFORMATIK Bewertung der Verfahren Erreichbare Genauigkeit Skalierbarkeit Active BadgeRaumSensoren-Netzwerk; ein Sensor pro Zimmer, ein Badge pro Person WIPSRaumEin Sender pro Zimmer, ein Empfänger pro Person SpotOn3mAktive RF-ID-Tags und -Leser Bluetooth2mBluetooth-Geräte im max. Abstand von 8m Active Bat10cmSensoren-Netzwerk, Bats Cricket1,2m x 1,2mEin Sensor pro 1,44m 2

10 10 WIRTSCHAFTS INFORMATIK Bewertung 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

11 11 WIRTSCHAFTS INFORMATIKLiteraturverzeichnis 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 Computing 4.G. Schiele: Positionierung von Benutzern innerhalb eines Gebäudes 5.J. Roth: Mobile Computing Grundlagen, Technik, Konzepte. (in German); Dpunkt Verlag, R. Zimmermann: Lokalisierung mobiler Geräte, Seminar Mobile Computing, ETH Zürich, 2001, Abrufbar unter: location-rep.pdf location-rep.pdf 7.T. Drosdol: Unterstützung symbolischer Koordinaten im Lokationsmanagement, Diplomarbeit, Universität Stuttgart, J. Schiller, A. Voisard: Location-Based Services; Morgan Kaufmann Verlag, A. Ward, A. Jones, A. Hopper: A New Location Tech- nique for the Active O ce. IEEE Personal Communications, 4, October 1997

12 12 WIRTSCHAFTS INFORMATIK Danke für Ihre Aufmerksamkeit!

13 13 WIRTSCHAFTS INFORMATIK Basisverfahren und –techniken zur Indoor-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


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