Die Arbeit gibt dem Leser eine Übersicht über die WLAN-basierte Indoor-Navigation. Darüber hinaus wird aufgezeigt, dass eine solche Navigation innerhalb von Gebäuden bereits möglich ist und welche Hindernisse es noch gibt. Die Priorität der Arbeit liegt in der Untersuchung der verschiedenen Möglichkeiten der Indoor-Navigation und wie diese in der Zukunft aussehen könnte.
Es soll geklärt werden, welche technischen Möglichkeiten es in der Indoor-Navigation gibt, und wie diese verbessert werden können, um eine genauere Navigation in Gebäuden zu gewähren. Es wird gezeigt, was mit dem aktuellen Stand der Technik alles möglich ist. Zudem wird die Entwicklung der Indoor-Navigation gezeigt und der Stand der Praxis und der Forschung verglichen.
Durch die rasante Entwicklung der mobilen Geräte, vor allem in Hinsicht auf deren Leistungsfähigkeit, steigen die Möglichkeiten der Navigation mit diesen Geräten. Gerade in dem Bereich der Indoor Navigation gibt es noch sehr großes Potenzial. Das Problem ist, dass das GPS-Signal innerhalb von Gebäuden nicht vorhanden ist und so keine Navigation mit den normalen Applikationen möglich ist, da diese kein Signal mehr von den Satelliten empfangen und so die Position des mobilen Gerätes nicht mehr bestimmt werden kann. Bei diesem Problem kommen die technischen Varianten der Indoor-Navigation zum Einsatz, welche in dieser Hausarbeit erläutert werden.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Problemstellung
1.2 Ziel der Arbeit
1.3 Abgrenzung des Themas
2 Definition wichtiger Begriffe
3 Stand der Technik
3.1 Sensorgestützte WLAN-Technologie
3.2 Anwendungsfelder
4 Fazit
5 Literatur
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht das Potenzial und die technischen Möglichkeiten der WLAN-basierten Indoor-Navigation als Alternative zur GPS-basierten Ortung, die in Innenräumen aufgrund fehlender Satellitensignale nicht verfügbar ist. Dabei liegt der Fokus auf der Evaluation von Systeminfrastrukturen, der Sensortechnik und der Wirtschaftlichkeit für verschiedene Anwendungsbereiche wie Einzelhandel und Flughäfen.
- Technische Grundlagen der Indoor-Navigation mittels WLAN und Fingerprinting-Verfahren.
- Integration von Smartphone-Sensoren zur Verbesserung der Standortbestimmung.
- Analyse der Systemarchitektur und Anforderungen an externe Server.
- Einsatzmöglichkeiten im stationären Handel, an Flughäfen und in Museen.
- Bewertung von Kosteneffizienz und Optimierungspotenzialen durch Sensorfusion.
Auszug aus dem Buch
3.1 Sensorgestützte WLAN-Technologie
In der Praxis wird für die Indoor-Navigation eine sensorgestützte, WLAN-basierte Technologie verwendet. Um die Indoor Navigation zu realisieren, benötigt man eine ganz einfache Systeminfrastruktur. Erstens ist das zugrunde liegende Netzwerk an WLAN-Zugangspunkten im Gebäude, in dem man navigieren will, wesentlich. Die Kennung jeder Sendestation wird Basic Service Set Identifier (BSSID) genannt. Zweitens braucht man ein Mobilgerät. Das kann ein Smartphone, wie zum Beispiel ein iPhone, sein. Jedes Mobilgerät hat Sensoren, die eine unterstützende Funktion erfüllen, um eine bessere Positionsbestimmung zu erreichen. Für die Navigation sind auch eine digitale Karte oder ein Gebäudeplan nötig, die auf dem Mobilgerät oder auf dem externen Server jederzeit dem Benutzer zur Verfügung stehen. Drittens benötigt man einen externen Server. Er übernimmt die Berechnung der gemessenen Daten und enthält auch die Referenzdatenbank und die vorher erstellte Fingerprint-Datenbank. In der Fingerprint-Datenbank befinden sich Referenzdaten für das Fingerprint-Verfahren, also Signalstärkewerte der umliegenden WLAN-Netze in Abhängigkeit von der Position des Mobilgerätes.
Um mit der Navigation zu beginnen, muss der Benutzer die entsprechende Applikation herunterladen und das Programm installieren. Beim Eintreten ins Gebäude wird der Benutzer gefragt, ob er die Navigation starten möchte. Welche Prozesse nach dem Drücken auf die Start-Taste im Hintergrund arbeiten, weiß der Benutzer nicht, er sieht nur die graphische Oberfläche des Mobilgeräts. Während dieser Zeit messen die Sensoren seine Bewegungsgeschwindigkeit, versuchen festzustellen, wohin er sich bewegt und bestimmen seine Orientierungsrichtung. Die Gyroskop- und Kompassdaten ermöglichen eine korrekte Berechnung der Ausrichtung, Gyroskop und Beschleunigungssensor bestimmen die relative Beschleunigung. Diese Daten werden auf dem Mobilgerät gespeichert.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Die Einleitung beleuchtet die Problematik fehlender GPS-Signale in Innenräumen und stellt die Relevanz der Indoor-Navigation durch mobile Geräte dar.
2 Definition wichtiger Begriffe: Dieses Kapitel erläutert zentrale Fachbegriffe wie Indoor Navigation, das Fingerprinting-Verfahren sowie die Funktion von Gyro- und Beschleunigungssensoren im Navigationsprozess.
3 Stand der Technik: Hier werden die technischen Anforderungen und die Funktionsweise der sensorgestützten WLAN-Navigation sowie diverse Anwendungsbeispiele in der Praxis detailliert beschrieben.
4 Fazit: Das Fazit fasst die Ergebnisse der Arbeit zusammen und hebt hervor, dass die Kombination aus WLAN-Technologie und Sensordaten eine präzise sowie kosteneffiziente Navigation ermöglicht.
5 Literatur: Dieses Kapitel führt sämtliche verwendeten wissenschaftlichen Quellen und Webadressen zur weiteren Recherche auf.
Schlüsselwörter
Indoor Navigation, WLAN-Ortung, Fingerprinting-Verfahren, Smartphone-Sensoren, Sensorfusion, Positionsbestimmung, Signalstärke, BSSID, Routenberechnung, Dijkstra-Algorithmus, mobile Dienste, Gebäudenavigation, Standortbestimmung, Kundenzufriedenheit, Systeminfrastruktur.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der technischen Umsetzbarkeit und den Anwendungsmöglichkeiten von Indoor-Navigationssystemen, die WLAN-Technologien anstelle von GPS verwenden.
Was sind die zentralen Themenfelder der Analyse?
Die zentralen Felder umfassen die Systeminfrastruktur, das Fingerprinting-Verfahren, die Nutzung von Smartphone-Sensorik sowie die ökonomischen Vorteile für den stationären Handel und öffentliche Gebäude.
Welches primäre Ziel verfolgt die Arbeit?
Ziel ist es, den aktuellen Stand der Technik der Indoor-Navigation zu untersuchen, Einsatzmöglichkeiten aufzuzeigen und zu analysieren, wie die Genauigkeit der Navigation durch moderne Technologien verbessert werden kann.
Welche wissenschaftliche Methode wurde verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer Literaturrecherche und der Analyse bestehender technischer Verfahren zur WLAN-basierten Lokalisierung und Routenplanung.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die Erläuterung der technischen Funktionsweise – insbesondere die Rolle von BSSID und Fingerprinting – sowie die Darstellung konkreter Anwendungsfelder in Flughäfen, Museen und im Einzelhandel.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren diese Publikation am besten?
Indoor Navigation, Fingerprinting, WLAN-Ortung, Sensorfusion und Standortbestimmung.
Warum ist das GPS-Signal für Indoor-Navigationssysteme ungeeignet?
GPS-Signale können Gebäudehüllen nicht durchdringen, weshalb innerhalb von geschlossenen Räumen keine direkte Satellitenortung möglich ist.
Wie funktioniert das Fingerprinting-Verfahren in diesem Kontext?
Dabei werden Signalstärkewerte verschiedener WLAN-Zugangspunkte an einer spezifischen Position gemessen und als einzigartiges "Muster" (Fingerabdruck) in einer Datenbank gespeichert, um später den Standort abzugleichen.
Welche Rolle spielen Gyrosensoren und Beschleunigungssensoren?
Diese Sensoren messen die Bewegung, Drehrichtung und Beschleunigung des Nutzers, um die Standortbestimmung zu verfeinern und den Navigationsprozess flüssiger zu gestalten.
Welchen Vorteil bietet die Kombination von WLAN und Sensordaten?
Diese hybride Herangehensweise ermöglicht eine genauere Positionsbestimmung, reduziert den Energieverbrauch des Smartphones und bietet auch bei unvollständigen Referenzdaten verlässliche Ergebnisse.
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- Valentina Barysava (Author), 2014, WLAN-basierte Indoor-Navigation. Was sind die neuen technischen Möglichkeiten?, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/497915
