Indoor Localization Irene Ehrlich 06.07.2006

Agenda Indoor- vs. Outdoor-Lokalisierung Basisverfahren zur Indoor-Lokalisierung Indoor-Positionssysteme Bewertung der Verfahren

Indoor- vs. 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, ...

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

Basisverfahren zur Indoor-Lokalisierung Indoor-Positionssysteme Infrarot Active Badge WIPS Funk Ultraschal visuell RFID Spot On Bluetooth Active Bat Cricket visual 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 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

Indoor-Positionssysteme - 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

Indoor-Positionssysteme - 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

Bewertung der Verfahren Erreichbare Genauigkeit Skalierbarkeit Active Badge Raum Sensoren-Netzwerk; ein Sensor pro Zimmer, ein Badge pro Person WIPS 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

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

Literaturverzeichnis P. Bahl, V. N.Padmanabhan: RADAR - An In-Building User Location and Tracking System J. A. Tauber: “Indoor Location Systems for Pervasive Computing” J. Hightower, G. Borriello: Location Systems for Ubiquitous Computing G. Schiele: “Positionierung von Benutzern innerhalb eines Gebäudes“ J. Roth: Mobile Computing Grundlagen, Technik, Konzepte. (in German); Dpunkt Verlag, 2002 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 T. Drosdol: Unterstützung symbolischer Koordinaten im Lokationsmanagement, Diplomarbeit, Universität Stuttgart, 2003 J. Schiller, A. Voisard: Location-Based Services; Morgan Kaufmann Verlag, 2004 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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Basisverfahren und –techniken zur Indoor-Lokalisierung 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