Indoor-Navigation - innoz.de .2 Als am 30. Mai 2012 der Arbeitskreis „Indoor-Navigation“ seine

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Text of Indoor-Navigation - innoz.de .2 Als am 30. Mai 2012 der Arbeitskreis „Indoor-Navigation“ seine

  • Whitepaper zur Sicherstellung der Interoperabilitt und Empfehlungen zur Visualisierung einer Indoor-Navigation

    Ergebnisse des Arbeitskreises Indoor-Navigation am InnoZ (2012 2015)

    Dezember 2015

    Detlef Hartmann, Marc Schelewsky, Klaus Wuenstel, Lena Damrau, Vlado Handziski, Bernhard Mller-Beler, Manuel Friedrich

    Indoor-Navigation

  • Indoor-Navigation

    Whitepaper zur Sicherstellung der Interoperabilitt und Empfehlungen zur Visualisierung einer Indoor-Navigation

    Ergebnisse des Arbeitskreises Indoor-Navigation am InnoZ (2012 2015)

    Dezember 2015

    Detlef Hartmann, Marc Schelewsky, Klaus Wuenstel, Lena Damrau, Vlado Handziski, Bernhard Mller-Beler, Manuel Friedrich

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    Als am 30. Mai 2012 der Arbeitskreis Indoor-Navigation seine Arbeit aufnahm, gab es nur wenige Praxisbeispiele, in denen eine Indoor-Navigation praktisch erprobt wurde. Fr den ffentlichen Verkehr spielte das Thema nur eine untergeordnete Rolle. Entspre-chend blieb auch die Anforderung interoperabler Lsungen sowohl in Forschungsprojekten als auch auf Konferenzen ein blinder Fleck. Der Frage nachgehend, wie denn eine z.B. Navigation fr Bahnhofs-gebude gestaltet werden knnte, erffnete sich auch der Blick auf Anstze, die die unterschiedlichen Verfahren und Vorgehensweisen im Bereich der Indoor-Lokalisierung und -Navigation strker aufein-ander beziehen.

    So wurde bereits in der zweiten Sitzung am 25. Juni 2013 die Schwerpunktsetzung strker auf den Nutzer bzw. Anwender einer Indoor-Navigation bezogen. Weniger die technischen Verfahren zur Steigerung der Ortungsgenauigkeit standen im Mittelpunkt der Diskussion des Arbeitskreises, vielmehr wurden mgliche Anstze und Konzepte entworfen, die geeignet schienen, die Systeme in-teroperabel zu gestalten. Aber was bedeutet Interoperabilitt der Indoor-Navigation? Salopp formuliert: Fr Nutzer bedeutet Interope-rabilitt einen Zugewinn an Komfort. Eine App sollte berall funktio-nieren, egal ob ich mich am Hauptbahnhof in Mnchen, am Bahnhof Hamburg-Harburg oder Berlin Sdkreuz befinde. Ziel sollte es sein, den Zugang zu den Informationen ber einen Kanal zu ermglichen. Damit war der erste Schwerpunkt gefunden, dem sich der Arbeits-kreis in den weiteren Sitzungen widmete.

    Doch noch ein zweiter Aspekt muss beachtet werden, denn Informa-tionen sind nur dann ntzlich, wenn sie auch ohne grere Aufwn-de vom Nutzer verstanden werden. Die Anforderung richtet sich an die geeignete Form der Visualisierung der Indoor-Navigation. Gerade fr komplexe Gebude mit mehreren Ebenen bestehen groe Herausforderungen dreidimensionale Gebude auf zwei Dimensi-onen von Smartphones oder Tablets zu projizieren. Denkt man an den Berliner Hauptbahnhof, so wird diese Herausforderung schnell deutlich. Menschen, die den Bahnhof das erste Mal betreten sind von dem Gebude zunchst beeindruckt, dann macht sich aber schnell Ratlosigkeit breit, wie man sich in diesem verschachtelten Gebude orientieren soll. Neben den beiden Hauptebenen fr Bahnverkehr gibt es drei weitere Ebenen, die Zugang zu Ladengeschften bieten und als Verbindungsebenen dienen. Damit werden die Wege inner-halb des Bahnhofs hchst komplex und in einer schematischen Dar-stellung schwer zu vermitteln. Welche Anstze hier zielfhrend sind, war der zweite Schwerpunkt, dem sich der Arbeitskreis widmete.

    Vorwort

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    Die Ergebnisse der Diskussion um diese beiden Arbeitsschwer-punkte sind in dem vorliegenden Whitepaper zusammengefasst dargestellt. Ziel ist es, die Ergebnisse fr weitere Diskussionen zur Verfgung zu stellen, die Bedeutung der identifizierten Schwer-punktthemen zu verdeutlichen und einige Anregungen und Emp-fehlungen zu geben, wie denn eine Lsung fr die beschriebenen Anforderungen aussehen knnte. Dabei ist es der Natur eines Arbeitskreises geschuldet, dass die Ergebnisse nur einen Zwi-schenschritt darstellen knnen. Natrlich gibt es andere Anstze, die ebenso diskutiert werden knnen und genauso ist den Autoren bewusst, dass die formulierten Gedanken unvollstndig sind.

    Nichtsdestotrotz will dieses Papier einen Ansto geben, um das Thema Indoor-Navigation als eine der wenigen Leerstellen von Aus-kunftssystemen des ffentlichen Verkehrs im Sinne deren Nutzer zu bearbeiten und gleichzeitig einen Beitrag leisten, um eine vollstndi-ge Informationskette von Tr-zu-Tr zu realisieren.

    An dieser Stelle gilt es noch meinen Dank an alle Teilnehmer des Arbeitskreises Indoor-Navigation auszusprechen, insbesondere ge-genber den Referenten und Inputgebern, die auf den letzten sechs Sitzungen mit Ihren Vortrgen die Diskussionen inhaltlich bereichert und geprgt haben. Dies trug wesentlich zum Erfolg des Arbeitskrei-ses bei. Auch gilt mein Dank der Untersttzung der Berlin Partner fr Wirtschaft und Technologie GmbH fr die sehr gute inhaltliche, partnerschaftliche und kooperative Zusammenarbeit. Schlielich richtet sich mein Dank auch an das Bundesministerium fr Wirt-schaft und Energie (vormals BM fr Wirtschaft und Technologie), auf dessen Zuspruch der Arbeitskreis als Querschnittsinitiative im Rah-men der Tr-zu-Tr-Ausschreibung 2012 entstanden ist sowie dem Bundesministerium fr Verkehr und digitale Infrastruktur (vormals BM fr Verkehr, Bau und Stadtentwicklung), fr die Untersttzung im Rahmen des Schaufensterprojekts Berlin-Brandenburg.

    Marc Schelewsky Berlin, Dezember 2015

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    Interoperabilitt

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    Interoperabilitt wird verstanden als die umfas-sende Nutzbarmachung einer Indoor-Navigations-lsung, die

    in unterschiedlichen Gebuden, mit divergierenden technischen Anstzen zur Lokalisierung,

    mit verschiedenen Endgerte/Betriebssystemen

    nutzbar ist. Damit werden gleichzeitig wesentliche Dimensionen der Interoperabilitt benannt, die bei einem vollstndig interoperablen Ansatz berck-sichtigt werden mssen:

    Interoperabilitt zwischen verschiedenen Lokalisierungstechnologien,

    Interoperabilitt zwischen verschiedenen Objekten,

    Interoperabilitt zwischen verschiedenen Anbietern von Indoor-Navigationslsungen und

    Interoperabilitt zwischen verschiedenen Smartphone-Betriebssystemen

    Die Dimensionen der Interoperabilitt wurden fr die Domne Bahnhof diskutiert, sie sind jedoch auch auf andere Use Cases/Domnen bertrag-bar. Im Fokus steht dabei der Nutzer mit seinem Orientierungsbedrfnis in komplexen Gebuden. Dabei sollte an unterschiedlichen Bahnhfen

    Die Interoperabilitt von Lsungen zur Indoor-Navigation hat sich im Laufe des AKs schnell als wichtiges Thema besonders fr die Usability herausgestellt. Das nahtlose Ineinandergreifen unterschiedlicher, vereinzelter Lsungen, ohne dass der Nutzer dies bemerkt oder gar aktiv steuern msste, ist besonders im Hinblick auf die Marktfhig-keit gegenber den groen Anbietern von Navigationsanwendungen fr mobile Endge-rte unabdingbar.

    1 Einfhrung und Klassifizierung

    ohne weiteres Zutun der Dienst Indoor-Navigati-on nutzbar sein, also ohne Angabe des genauen Bahnhofsnamens oder des Aufenthaltsorts. Eben-so sollte keine Eingabe erforderlich sein Ortung mit WLAN oder Ortung mit BLE. Diese lokalen Gegebenheiten sollen automatisch ermittelt und im Hintergrund ebenfalls automatisch umgesetzt werden. Im Folgenden werden die erforderlichen Prozesse genauer diskutiert.

    2.1 Interoperabilitt zwischen verschiedenen Technologien

    Ziel der Sicherstellung interoperabler Techno-logien ist die Integration und Nutzbarmachung unterschiedlicher Ortungstechnologien wie z.B. zwischen WLAN und Bluetooth Low Energy (BLE), je nachdem, fr welche Lokalisierungssensorik ein Objekt ausgelegt ist bzw. eine entsprechende Lokalisierungsdatenbank verfgbar ist. Dabei ist zu beachten, dass auch innerhalb eines Gebudes unterschiedlicher Technologien zur Anwendung kommen knnen. Eine automatische Anpassung an lokale Gegebenheiten kann einen Wechsel zwi-schen verschiedenen Lokalisierungstechnologien erforderlichen machen, also ein smartphone-

    2 Vier Dimensionen der Interoperabilitt

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    seitiges Umschalten zwischen den entsprechen-den Sensoren fr die Lokalisierung. Es sind unter-schiedliche Anstze vorstellbar, wie dieses Um-schalten betriebssystem-spezifisch umgesetzt werden kann. Theoretisch knnten die Sensoren auch parallel abgefragt werden, dies htte jedoch einen sehr hohen Stromverbrauch zur Folge und wrde insbesondere auch mit steigender Zahl der Use Cases sehr intelligente Algorithmen erfor-dern, die die Datenmenge in Echtzeit auswerten knnen. Zudem ist als Sonderfall der bergang von Outdoor zu Indoor zu behandeln, der besondere Implikationen fr das zu verwendende Kartenmaterial aufweist.

    Die Umschaltung zwischen verschiedenen In-door-Ortungsverfahren kann anhand der Signal-strke der jeweiligen Funktechnologie ausgelst werden oder an einen bestimmten Ort bzw. einen Bereich gekoppelt sein. Generell ist eine gewisse rumliche berlappung der Technologien wn-schenswert, um ein nahtloses Umschalten zu ermglichen. Alternativ knnte auch eine Bewe-gungsprdiktion angewandt werden, um Wahr-scheinlichkeiten fr den bergang zu berechnen und ggf. intelligente bergnge basierend auf u.a. Nutzerverhalten bereitzuhalten. Insgesamt ist aus User-Sicht die Umsetzung einer seamless-Erfah-rung wnschenswert, d.h. die bergnge zwi-schen einzelnen Technologien sollten ohne aktives Zutun der Nutzer erfolgen. Dabei sind auch Optio-nen jenseits von funkbasierten Lsungen mglich.

    Der bergang von GPS zu WLAN oder BLE ent-spricht dem Use Case des bergangs vom Out-door-Bereich zum Indoor-Bereich. Der Wechsel der Lokalisierungstechnologie ist erforderlich, da in geschlossenen Gebuden ohne zustzli-che technische Ausstattung kein verlsslicher GPS-Empfang mglich ist. Zustzlich zum Wechsel der Ortungstechnologie wird zudem ein Wechsel des Kartenmaterials erforderlich, da Gebudeplne so gut wie gar nicht in gngige Karten-Darstellung wie OSM oder Goog