Kurzfassung

In den früheren Neunzigern prophezeite ein amerikanischer Wissenschaftler die bevorstehende Ära einer intelligenten Umgebung, in der das gesamte Spektrum der Informationstechnologie enorme Veränderungen vorweist. Von einem Dienstleistungsbereich, in dem eine begrenzte Zahl der Fachanwender tätig ist, rotiert Informationstechnologie zu einem unsichtbaren, allgegenwärtigen und unbegrenzten Begleiter unseres Daseins.

In dieser Seminararbeit werden einige wenige Bestandteile dieser Vision diskutiert. Im ersten Kapitel wird die Bedeutung der Lokalisierung und Positionierung der Objekte erörtert. Im zweiten Kapitel werden die Techniken beschrieben, die eine präzise Objektidentifikation innerhalb von Bauwerken ermöglichen.

Im dritten Abschnitt dieser Seminararbeit wird ein Pilotprojekt der METRO Group präsentiert, in dem das Konzept eines intelligenten Vertriebsmarktes entwickelt und umgesetzt wurde. Es werden die Realisierung sowie die Vor- aber auch die Nachteile dieses Projektes diskutiert. Abschließend wird ein Ausblick über die möglichen Chancen und Risiken in der Entwicklung von ubiquitären Systemen gegeben.

Inhaltsverzeichnis

Kurzfassung   3

Abbildungsverzeichnis   5

Einf  ührung  6

1.1  Vision von Mark Weiser  6

1.2  Positionierungssysteme als wichtiger Bestandteil von ubiquitären Systemen.  6

2  Indoor-Positionierung.  8

2.1  Nutzung der Ortsinformationen  9

2.2  Anwendungsbeispiele  9

2.3  Indoor-Techniken zur Positionsbestimmung  11

2.3.1  Infrarot  13

2.3.2  Ultraschall  14

2.3.3  Funk  15

2.3.4  Weitere Basistechnologien.  18

3  Future Store: IT-Labor des zukünftigen Einkaufens  19

3.1  Technologie.  20

3.2  Automatisierung von Abläufen im Einzelhandel  22

3.2.1  Einkaufen  22

3.2.2  Informationsservice.  23

3.2.3  Kassieren.  23

3.2.4  Lagerung  24

3.3  Kritik am Projekt „Future Store“  24

4  Ausblick  26

Literaturverzeichnis.   28

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Abbildungsverzeichnis   

Abbildung  1: Übersicht der Basistechnologien und ausgewählten Lokalisierungssystemen.  

Abbildung  2: Active Badge aus Teu07  

Abbildung  3: Active Bat System aus Teu07  

Abbildung  4: RFID-System aus RFID07b  

Abbildung  5: METRO Group, Konzernstruktur im Überblick aus METRO08  

Abbildung  6: induktiv gekoppeltes RFID-System aus Fi02  

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Einführung

1.1 Vision von Mark Weiser

Im Jahre 1991 veröffentlichte Scientific American einen Artikel des Wissenschaftlers Mark Weiser (1952-1999). Dieser Artikel hieß „The Computer for the 21st Century“ und war das erste offizielle Werk, in dem der Begriff „ubiquitäre Informationssysteme“ angeschlagen wurde. Mark Weiser, der weltweit gewürdigte Vorreiter des Themenbereiches „ubiquitären Informationssysteme“, verfolgte mit seiner Vision den Gedanken, dass die Evolution der Informationstechnologie im 21. Jahrhundert eine Entwicklungsstufe erreicht, in der jede Person im Alltag von einer Vielzahl unterschiedlicher Rechner umgeben wird. Unter einem Anwender ist nicht mehr eine Fachkraft zu verstehen, sondern ein „einfacher“ Mensch, der seine alltägliche Aufgaben erledigt und von einem oder mehreren Computern unbewusst unterstützt wird. Mark Weiser drückte seine Vision mit dem folgenden Satz aus: “in the 21st century the technology revolution will move into the everyday, the small and the invisible” (zu deutsch: „Im 21. Jahrhundert wird die technologische Revolution das Alltägliche, Kleine und Unsichtbare sein“) “ [Weis91].

Diese Vision vom alltäglichen und unsichtbaren Einsatz der Computertechnologien samt dem Wunsch, eigene Umgebung interaktiv zu koordinieren und zu kontrollieren dominieren die technologische Entwicklung von heute.

1.2 Positionierungssysteme als wichtiger Bestandteil von ubiquitären Systemen

Die Geräte werden immer kleiner, ihre Funktionalitäten immer übergreifender und die Mobilität von Funktionen ist nicht mehr wegzudenken. Eine „intelligente“ Umgebung ist heutzutage keine Utopie oder Phantasie mehr, sondern ein realisierbares Projekt. Ein Beispiel hierzu ist das sogenannte e-Wohnen. Im Rahmen dieses Projektes hat der Bauunternehmer Dirk Fabarius einen Altbau im Prenzlauer Berg in Berlin zum sogenannten vernetzten Wohnen mit Home Automation umgebaut. Laut [PACO08] besteht der Grundgedanke vom „e-Wohnen“ darin, “… Mietwohnungen zu schaffen, die

den technischen und ästhetischen Ansprüchen eines Mieters im 21. Jahrhundert entsprechen und anspruchsvolle Architektur mit modernster elektronischer Wohntechnologie vereinen“. Interessant ist, dass dieses Projekt bereits in den neunziger Jahren von Weiser prophezeit wurde: „In einem intelligenten Haus wären Ortsinformationen gut zu gebrauchen. Geräte, wie zum Beispiel der Fernseher, die Stereoanlage oder das automatische Garagentor könnten erkennen, welche Person sich in der Nähe befindet und „intelligent“ reagieren“ [Weis91].

Die Idee, ein Objekt innerhalb eines Gebäudes zu lokalisieren, zu koordinieren, zu navigieren, zu kontaktieren und zu informieren wird im industriellen und akademischen Bereich mit besonderem Interesse behandelt. Die Ortsinformationen werden nicht nur zur Ermittlung der Position eines Objektes, sondern zur Bewältigung von gewöhnlichen alltäglichen Aufgaben eingesetzt. Somit ermöglicht die Objekt- und Personenlokalisierung nicht nur den Einstieg in zahlreiche Dienstleistungsprogramme wie z.B. Überwachung von besonders gefährdeten Patienten im Krankenhaus, Touristenführungen oder auch Katastrophenmanagement, sondern gilt als wichtiger Meilenstein auf dem Wege zur Entwicklung eines ubiquitären Informationssystems.

2 Indoor-Positionierung

Der Aufbau von telematischen Systemen ist sehr eng mit der Umgebungsinfrastruktur verknüpft. Je nach Art der strukturellen und wirtschaftlichen Organisation der Umgebung werden spezifische Techniken eingesetzt, die die individuellen Lagemerkmale hervorheben und vorteilhaft zum Einsatz bringen.

Die für die Implementierung und Realisierung charakteristischen Positionierungstechniken beziehen sich größtenteils auf die Disziplin der bauwerkinternen Positionierung, der sogenannten Indoor-Positionierung. Anders als bei der Positionierung im Freien werden die Satellitensignale in einem In-door-Projekt durch Wände und Decken stark gedämpft und abgeschattet. Je nach Bausubstanz bestehen verschiedene Signaldämpfungswerte: von einem Wohngebäude mit 5-15 dB bis zu Tiefgaragen mit dem Signaldämpfungswert über 30 dB [ETZ2006]. Aus diesem Grund kann beispielsweise die GPS-Navigation, die für die Outdoor-Problematik eine Menge an gängigen Lösungen anbietet, innerhalb von Bauwerken nicht eingesetzt werden. Bernd Eissfeller, Andreas Teuber und Peter Zucker weisen im Rahmen ihrer Forschungen nach, dass ein GPS-Empfang innerhalb von Gebäuden mit einem differentiellen Verfahren Indoor-GPS möglich ist [ETZ2005]. Diese Technik wird im Rahmen dieser Arbeit jedoch nicht näher betrachtet.

Die Nachfrage nach Indoor-Systemen und Produkten ist in den letzten Jahren enorm gestiegen. Vor allem in öffentlichen Einrichtungen, wie z. B. in Krankenhäusern und Flughäfen ist das Bestreben besonders groß, den Mitarbeitern und Verbrauchern location-based Services zur Verfügung zu stellen. Bei location-based Services wird versucht, eine Personalisierung von Diensten mit Hilfe der aktuellen Position eines Benutzers vorzunehmen. Ein einfaches Beispiel wäre die Anzeige von Restaurants, Clubs und Bars in der Umgebung auf dem PDA oder Handy des Benutzers.

Dabei ermöglichen die speziellen Indoor-Techniken, die im weiteren Verlauf dieser Seminararbeit diskutiert werden, eine situationsgerechte Nutzung der in einem Bauwerk vorhandenen Infrastruktur. Zum Beispiel fällt es leichter, in einem Gebäude ein Sensornetzwerk aufzubauen, da die Sensoren einfach an Wänden und Decken angebracht und durch vorhandene Strom- und Datennetze erschlossen werden können [Sch05]. Auf diese Art und Weise werden neue Wege eingeschlagen und neue Einsatzmöglichkeiten für die Lokalisierungssysteme entwickelt. Die Vision dieser Entwicklungen stellt eine intelligente Umgebung dar, die sich an die Anforderungen und Bedürfnisse des Anwenders flexibel anpassen kann.

2.1 Nutzung der Ortsinformationen

Wie bereits im vorherigen Kapitel angedeutet wurde, liegen einer intelligenten ubiquitären Umgebung interaktive Daten zugrunde, die die Informationen über den Anwender und dessen Bewegung liefern und somit für die benötigten Reaktionen des Systems sorgen. Dadurch wird die Realisierung von verschiedenen systemspezifischen Diensten ermöglicht. Zu den grundlegenden Ortsinformationen (auch als location-based Services bekannt) zählen nach Definition von Dr. med. Michaela Schmidt ([Schm07]) Werte wie Position, Nähe, Sicherheitszonen, Navigation und Positionsvisualisierung. Die Position eines Objekts ist ein Basiswert, an dem alle anderen Ortsinformationen anknüpfen. Durch die exakte Positionsangabe wird ein bewegtes Objekt identifiziert und seine Ortsangabe wird erfasst. Die Nähe wird verwendet, um auf der Position basierende Zustände (z. B. ein bestimmter Gegenstand in einer gegebenen Reichweite) zu strukturieren und zu sortieren. Sicherheitszonen bilden einen definierten Bereich, der mit lokalisierten Objekten logisch verknüpft ist. Überquert das Objekt die Grenzen dieser Sicherheitszone, wird ein Alarmsignal ausgelöst. Die Navigation leistet Orientierungshilfe innerhalb von Gebäuden. Dem Anwender werden zahlreiche Umgebungskarten und Gebäudepläne zur Verfügung gestellt. Dadurch wird eine effiziente Route zum gewünschten Ziel vorgefertigt. Die letzte, für einen location-based Service relevante Ortsinformation ist die Positionsvisualisierung. Diese Funktion stellt eine Historie zurückliegender Standorte für Überwachungs- und Analyseaufgaben zur Verfügung [Schm07].

Durch den gezielten Einsatz von den genannten Ortsinformationen werden verschiedene Anwendungsszenarios von Lokalisierung innerhalb von Bauwerken ermöglicht.

2.2 Anwendungsbeispiele

Der primäre Einsatzbereich für jede beliebige Indoor-Technologie ist das Navigieren von Personen in einem Gebäude. Der Anwender erhält im Rahmen dieser Anwendung ein Gerät mit einem Display. Auf diesem Display lässt sich die Route von einem Raum zu einem anderen ermitteln, so dass der Anwender auf seinem Weg durch verschiedenste Räumlichkeiten explizit geführt wird. Auch die Position des Anwenders lässt sich mit Hilfe dieses Gerätes bestimmen.