Navigieren im Gebäude 4 Möglichkeiten, wie man in Innenräumen navigieren kann

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Navigationssystem beruhen auf dem direkten Satellitenkontakt. Sobald man jedoch in einem Gebäude ist, versagt die Technik. Abhilfe sollen sogenannte Indoor-Navigationssysteme schaffen. Wir stellen Ihnen vier verschiedene Lösungen vor.

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Gerade in der Urlaubszeit leisten Navigationssysteme gute Dienste. Fremde Länder oder Städte lassen sich praktisch und effizient erkunden. Auch immer mehr Smartphones sind mit einem GPS-Empfangsteil ausgestattet. Solange die Verbindung mit den Satelliten gegeben ist. Was ist, wenn wir in großen Gebäuden, Messehallen oder Einkaufstempeln die Orientierung verloren haben? Dort ist es nicht möglich, via Satellit die genaue Position zu bestimmen.

In unserem Beitrag stellen wir ihnen vier verschiedene Systeme vor, mit der es möglich sein soll, im Inneren von Gebäude zu navigieren.

Ultra-Breitband-Technologie navigiert Blinde in ihrer Wohnung

Die Technische Universität Darmstadt untersucht in der Projektgruppe ILPS eine Möglichkeit, auf Basis der Ultra-Breitband-Technologie ein Positionnierungssystem zu entwickeln. Beim Ultrabreitband handelt es sich um Frequenzen, deren absolute Bandbreite mehr als 500 MHz beträgt oder deren relative Bandbreite mehr als ein viertel ihrer mittleren Frequenz (Mittenfrequenz) abdeckt.. UWB gilt als sehr robust gegenüber Mehrwegeeffekten und dank der Frequenzdiversität treten fast keine Fading-Erscheinungen auf. Ein auf UWB-basiertes System benötigt keine Trägerwelle und sind in ihrem Aufbau einfacher und preiswerter als Systeme mit Trägerwelle und aufmodulierten Systemen.

Auf dieser Grundlage haben japanische Forscher zusammen mit Fujitsu ein System entwickelt, dass es Blinden ermöglichen soll, in ihren Wohnungen oder Häusern zu navigieren. Dazu soll eine von Fujitsu entwickelte App dienen, die sich akustisch mitteilt. Mit einem Impuls Radio UWB-Transceiver, die als Basisstationen dienen, lassen sich Entfernungen messen und es lässt sich eine digitale Karte des Raumes erstellen. Das Smartphone mit der entsprechenden App empfängt von einem zentralen Steuer-PC in Echtzeit die Positionsdaten. Die analysierten Positionsdaten werden an das Smartphone gesendet. Dieses teilt die Position als sogenannte Ziffernblatt-Navigation mit. Dabei soll die Genauigkeit bei 30 cm liegen. Systemvoraussetzung ist Android ab 2.3 oder höher.

Künftig soll das System mit mehr Sensoren ausgestattet werden. Auch eine spezielle Software soll helfen, Hindernisse zu erkennen. Die Entwicklung ist vor allem für blinde Menschen konzipiert, die sich selbstständig zurechtfinden möchten. Aber es kann nach Aussagen der Entwickler in Museen, Regierungsgebäuden oder Krankenhäuser eingesetzt werden.

Mit dem Smartphone oder Tablet-PC unterwegs

Wenn es nach den Fraunhofer-Forschern geht, sollen wir in Zukunft mit dem Smartphone oder einen Tablet-Rechner durch ein Gebäude navigieren können. Dabei helfen spezielle Sensoren, die einen dreidimensionalen Gebäudeplan entwerfen. Ein wesentlicher Vorteil des Systems: es muss nicht auf den Nutzer abgestimmt werden. Es erkennt, ob der Anwender lange Beine hat oder eher Trippelschritte macht. Der Sensor registriert sofort, wie eine Person läuft und kann die Schrittlänge exakt einschätzen.

Voraussetzung ist, dass die Innenraum-Navi das Gebäude kennt. Künftig sollen sich dazu die Gebäudepläne aus dem Internet herunterladen lassen. Damit solch ein Gebäudeplan sofort auf das Handy geladen werden kann, kann via QR-Code die entsprechende Karte geladen werden.

Landmarks helfen, die Umgebung kennenzulernen

Wenn wir uns in fremden Gebäuden aufhalten, orientieren wir uns häufig an sogenannten Sichtmarken. Dabei soll die vorhandene Sensorik eines Smartphones genutzt werden. Unsichtbare Anhaltspunkte sollen sich auf diese Weise auffinden lassen. Ist beispielsweise kein 3G- oder WLAN-Empfang möglich, soll solche eine Zone auf den Aufenthaltsort schließen lassen. Anhand dieser Information kann "UnLoc", das für Unsupervised Indoor Localization steht, den Benutzer weiter durch das Gebäude navigieren und errechnet seinen ungefähren Aufenthaltsort unter Einsatz von Gyroskop und Accelerometer.

Entfernt sich der Anwender von der Sichtmarke, wird die Positionierung ungenauer. Da das System rekursiv arbeitet, wird es bei häufiger Nutzung genauer: es lernt während der Nutzung.

Aus dem Tierreich gelernt – Das Erdmagnetfeld als Grundlage

Wie kann das Magnetfeld der Erde dazu beitragen, für die Bestimmung der Position hilfreich zu sein? Finnische Wissenschaftler nutzen einen Trick aus dem Tierreich: bestimmte Arten sind in der Lage, sich am Erdmagnetfeld zu orientieren. Der Kompass eines Android-Handy oder iPhone misst das Magnetfeld. Dazu nusst das System das verzerrte Magentfeld im Gebäudeinneren. Stahlbeton beispielsweise lenkt die Wellen ab. IndoorAtlas greift diese Störungan auf und erstellt aus den gesammelten Daten eine Karte, die den Nutzern beim Navigieren helfen soll.

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