wirtschaftsinformatik westfälische wilhelms-universität münster wirtschafts informatik indoor...

13
WIRTSCHAFTSINFORMATIK Westfälische Wilhelms- Universität Münster WIRTSCHAFTS INFORMATIK Indoor Localization Indoor Localization Irene Ehrlich 06.07.2006

Upload: elisa-wesling

Post on 05-Apr-2015

106 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: WIRTSCHAFTSINFORMATIK Westfälische Wilhelms-Universität Münster WIRTSCHAFTS INFORMATIK Indoor Localization Irene Ehrlich 06.07.2006

WIR

TS

CH

AF

TS

INF

OR

MA

TIK

WestfälischeWilhelms-Universität Münster

WIRTSCHAFTSINFORMATIK

Indoor LocalizationIndoor Localization

Irene Ehrlich

06.07.2006

Page 2: WIRTSCHAFTSINFORMATIK Westfälische Wilhelms-Universität Münster WIRTSCHAFTS INFORMATIK Indoor Localization Irene Ehrlich 06.07.2006

2

WIRTSCHAFTSINFORMATIK

AgendaAgenda

1. Indoor- vs. Outdoor-Lokalisierung

2. Basisverfahren zur Indoor-Lokalisierung

3. Indoor-Positionssysteme

4. Bewertung der Verfahren

Page 3: WIRTSCHAFTSINFORMATIK Westfälische Wilhelms-Universität Münster WIRTSCHAFTS INFORMATIK Indoor Localization Irene Ehrlich 06.07.2006

3

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,

...

Page 4: WIRTSCHAFTSINFORMATIK Westfälische Wilhelms-Universität Münster WIRTSCHAFTS INFORMATIK Indoor Localization Irene Ehrlich 06.07.2006

4

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

Page 5: WIRTSCHAFTSINFORMATIK Westfälische Wilhelms-Universität Münster WIRTSCHAFTS INFORMATIK Indoor Localization Irene Ehrlich 06.07.2006

5

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

Page 6: WIRTSCHAFTSINFORMATIK Westfälische Wilhelms-Universität Münster WIRTSCHAFTS INFORMATIK Indoor Localization Irene Ehrlich 06.07.2006

6

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

Page 7: WIRTSCHAFTSINFORMATIK Westfälische Wilhelms-Universität Münster WIRTSCHAFTS INFORMATIK Indoor Localization Irene Ehrlich 06.07.2006

7

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

Page 8: WIRTSCHAFTSINFORMATIK Westfälische Wilhelms-Universität Münster WIRTSCHAFTS INFORMATIK Indoor Localization Irene Ehrlich 06.07.2006

8

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

Page 9: WIRTSCHAFTSINFORMATIK Westfälische Wilhelms-Universität Münster WIRTSCHAFTS INFORMATIK Indoor Localization Irene Ehrlich 06.07.2006

9

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

Page 10: WIRTSCHAFTSINFORMATIK Westfälische Wilhelms-Universität Münster WIRTSCHAFTS INFORMATIK Indoor Localization Irene Ehrlich 06.07.2006

10

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

Page 11: WIRTSCHAFTSINFORMATIK Westfälische Wilhelms-Universität Münster WIRTSCHAFTS INFORMATIK Indoor Localization Irene Ehrlich 06.07.2006

11

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

Page 12: WIRTSCHAFTSINFORMATIK Westfälische Wilhelms-Universität Münster WIRTSCHAFTS INFORMATIK Indoor Localization Irene Ehrlich 06.07.2006

12

WIRTSCHAFTSINFORMATIK

Danke für Ihre Aufmerksamkeit!

Page 13: WIRTSCHAFTSINFORMATIK Westfälische Wilhelms-Universität Münster WIRTSCHAFTS INFORMATIK Indoor Localization Irene Ehrlich 06.07.2006

13

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