Indoor-Positionierung mittels Smartphone - Lehrstuhl für Mobile und ...

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Es existieren Ansätze, die sich mit dieser Problematik befassen und Smartphone-Hardware sowie Algorithmen verwenden, die eine annähernd genaue Standortbestimmung innerhalb eines Gebäudes ermöglichen. Diese Ansätze lassen sich aufgrund ihres Einsatzszenarios verschiedenen Klassen zuordnen, die im Folgenden vorgestellt werden. Auf Basis der Klassifizierung wird dann ein exemplarischer Ansatz pro Klasse erläutert.
5 Klassifizierung von Indoor-basierten Verfahren Die folgende Unterteilung bezieht sich auf den Aspekt der vorhandenen bzw. nicht vorhandenen Infrastruktur, da dieser Umstand eine essenzielle Voraussetzung zur Nutzung eines bestimmten Positionierungsverfahrens ist. Wie in der Definition des Begriffs Standortbestimmung bereits erwähnt wird, muss zur Verortung eines Objekts oder einer Person immer ein Bezugspunkt vorhanden sein. Welche Form der Bezugspunkt in der jeweiligen Infrastruktur-Klasse hat, wird in der Beschreibung der einzelnen Ansätze erläutert. Indoor-basierte Verfahren zur Standortbestimmung lassen sich daher in folgende drei Klassen gliedern [Wie10]: Vorhandene Infrastuktur Die Komponenten einer Infrastruktur sind bereits installiert und funktionieren. Ein gängiges Beispiel sind WLAN-Netze mit vielen Access Points in Bürogebäuden. Die Standortbestimmung ist verhältnismäßig ungenau und es sind nur Näherungswerte, da es kein dediziertes System zur Standortbestimmung ist. Die Genauigkeit des Systems - die nach Untersuchungen von Grossmann et al im Bereich von 2 bis 3m liegt [GSH07] - wird von vielen Faktoren beeinflusst, wie z.B. der Struktur des Gebäudes, der Beschaffenheit der Wände, durch geschlossene oder geöffnete Türen, der Luftfeuchtigkeit und/oder der Anwesenheit von Menschen [CChC + 05] sowie Reflexionen des Signals. Letztlich also allem, was bei der Ausbreitung des WLAN-Signals eine Abschwächung der Signalstärke verursacht. Neue Infrastuktur Bei dieser Klasse wird eine neue Infrastruktur inklusive dedizierter Hardware und Sensorik aufgebaut und konfiguriert. Die Möglichkeit zur Standortbestimmung eines Endgerätes ist nur in diesem Gebäude möglich. Dafür ist aufgrund der extra für diesen Zweck verbauten Technik und speziellen Algorithmen eine sehr genaue Standortbestimmung möglich - bei bestimmten Verfahren sogar Punktgenau wie beim später vorgestellten Ansatz, bei dem QR-Codes eingesetzt werden. Da jedoch neue Hardware angeschafft, aufgebaut, eingerichtet und gewartet werden muss, ist diese Variante meist sehr kostspielig, besonders in großen Gebäuden. Keine Infrastuktur Bei dieser Variante kann auf eine Infrastruktur verzichtet werden und es wird lediglich auf die im Smartphone verbaute Sensorik zurückgegriffen. Aus diesem Grund können die Verfahren dieser Klasse auf sämtliche Gebäude angewandt werden. Das System bestimmt die Position des mobilen Endgerätes ausgehend von einem bekannten Startpunkt und nutzt dabei Smartphone-interne Sensorik wie Beschleunigungssensor oder digitaler Kompass zur Bestimmung der neuen Position. Dieses Verfahren wird auch Koppelnavigation genannt und bezeichnet ein Verfahren zur Standortbestimmung eines Objekts durch Berücksichtigung der Messgrößen Bewegungsrichtung, Geschwindigkeit und Zeit. Die Bewegungsrichtung sowie die Zeit können durch Smartphone-interne Messinstrumente wie Kompass und Stoppuhr einfach gemessen werden. Dieses Verfahren ist die günstigste Variante, produziert aber über den zeitlichen Verlauf gesehen wachsende Ungenauigkeiten.
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